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DE69728377T2 - IMPROVED MUTANT OF (2.5 DKG) REDUCTASE A - Google Patents

IMPROVED MUTANT OF (2.5 DKG) REDUCTASE A Download PDF

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Abstract

Mutants of 2,5-diketo-D-gluconic acid reductase A an enzyme used to produce 2-keto-L-gluconic acid, a precursor of ascorbic acid (vitamin C), are prepared by site-directed mutagenesis. These mutants may exhibit one or more of the following characteristics: improved temperature stability, increased resistance to substrate inhibition, increased turnover of the substrate by the enzyme and increased affinity for the substrate.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verbesserte mutierte Formen eines industriell wertvollen Enzyms. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf mutierte Formen von 2,5-Diketo-D-gluconsäure-(2,5-DKG)-Reduktase A, natürlich vorkommende Varianten von 2,5-DKG-Reduktase. Die mutierten Formen zeigen eine verbesserte katalytische Aktivität, um 2,5-DKG stereoselektiv in 2-Keto-L-gluconsäure (2-KLG), einem Vorläufer von Ascorbinsäure (Vitamin C), umzuwandeln. Die mutierten Formen können eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften ausüben: verbesserte Temperaturstabilität, gesteigerte Resistenz gegen Substrathemmung, erhöhte Umsetzung des Substrates durch das Enzym und gesteigerte Affinität für das Substrat.The The present invention relates to improved mutated forms an industrially valuable enzyme. In particular, the Invention to mutated forms of 2,5-diketo-D-gluconic acid (2,5-DKG) reductase A, Naturally occurring variants of 2,5-DKG reductase. The mutated forms show an improved catalytic activity to 2,5-DKG stereoselective in 2-keto-L-gluconic acid (2-KLG), a precursor of ascorbic acid (Vitamin C) to metabolize. The mutated forms may include one or more of the exercise the following properties: improved temperature stability, Increased resistance to substrate inhibition, increased conversion of the substrate by the enzyme and increased affinity for the substrate.

Wegen einem sich erweiternden Gesundheitsbewusstsein von Menschen überall in der Welt bestand ein gesteigerter Bedarf für Vitamin C. Zu dem Bedarf für Ascorbinsäure trägt auch seine weit verbreitete Verwendung als ein Antioxidationsmittel für die Konservierung von Nahrungsmitteln bei. Ein Ansatz zur Befriedigung dieser Nachfrage ist, eine erhöhte Produktion von 2-KLG zu erreichen, einem Zwischenprodukt bei der Herstellung von Ascorbinsäure. Das Zwischenprodukt 2-KLG kann leicht durch eine säure- oder hasenkatalysierte Cyclisierung in Ascorbinsäure umgewandelt werden. Es hat auch eine höhere Stabilität und Lagerstabilität als Ascorbinsäure. Deswegen ist es praktischer, anstatt Ascorbinsäure direkt zu produzieren, 2-KLG für die nachfolgende Umwandlung in Ascorbinsäure zu lagern.Because of a widening health awareness of people everywhere There was an increased need for vitamin C in the world. To the need for ascorbic acid also contributes its widespread use as an antioxidant for preservation of foods. An approach to satisfying this demand is an elevated one To achieve production of 2-KLG, an intermediate in the production of ascorbic acid. The intermediate 2-KLG can easily be replaced by an acid or hare-catalyzed cyclization can be converted to ascorbic acid. It also has a higher one stability and storage stability as ascorbic acid. That's why it's more practical, instead of directly producing ascorbic acid, 2-KLG for the subsequent conversion to ascorbic acid storage.

Eine Reihe an Arten einer ersten Gruppe an Mikroorganismen, Erwinia, Acetobacter und Gluconobacter, können 2,5-DKG aus D-Glucose erzeugen. Eine zweite Gruppe an Mikroorganismen aus der coryneformen Gruppe an Bakterien (Corynebacterium, Brevibacterium und Arthrobacter), ebenso wie Arten von Micrococcus, Staphylococcus, Pseudomonas, Bacillus und Citrobacter, sind in der Lage, 2,5-DKG, erzeugt durch einen Mikroorganismus der ersten Gruppe, zu 2-KLG umzuwandeln. Eine Tandemfermentation oder Cofermentation geeigneter Mikroorganismen, um 2-KLG herzustellen, wurde vereinfacht durch die Kombination der relevanten Eigenschaften von sowohl der Erwinia sp. als auch der von Corynebacterium sp. in einem einzigen Mikroorganismus (Anderson et al., Science, 23: 144–149 (1985)). Dieses wurde bewerkstelligt durch die Identifikation der 2,5-DKG-Reduktase in dem Corynebacterium sp., welches 2,5-DKG in 2-KLG umwandelt. Das Gen für diese Reduktase wurde dann kloniert und in Erwinia herbicola, einem Bakterium der Familie der Enterobacteriaceae, welches D-Glucose in 2,5-DKG in einer einzigen Fermentation umwandelt, exprimiert. Der resultierende rekombinante Bakterienstamm, mit 2,5-DKG-Reduktase als dem zentralen Enzym, war in der Lage, die D-Glucose in 2-KLG in einem Einzelfermentationsvorgang umzuwandeln (Lazarus et al., Fourth ASM Conf. Genet. Molec. Biol. Indust. Microorg., 187–193 (1989)).A Series of species of a first group of microorganisms, Erwinia, Acetobacter and Gluconobacter Generate 2.5 DKG from D-glucose. A second group of microorganisms from the coryneform group of bacteria (Corynebacterium, Brevibacterium and Arthrobacter), as well as species of Micrococcus, Staphylococcus, Pseudomonas, Bacillus and Citrobacter, are capable of 2,5-DKG, produced by a microorganism of the first group, to 2-KLG convert. A tandem fermentation or cofermentation more appropriate Microorganisms to produce 2-KLG have been simplified by the combination of the relevant properties of both the Erwinia sp. as well as that of Corynebacterium sp. in a single microorganism (Anderson et al., Science, 23: 144-149 (1985)). This was accomplished by the identification of 2,5-DKG reductase in Corynebacterium sp., which converts 2,5-DKG to 2-KLG. The Gene for this reductase was then cloned into Erwinia herbicola, a Bacterium of the family Enterobacteriaceae, which is D-glucose converted into 2.5-DKG in a single fermentation. The resulting recombinant bacterial strain, with 2,5-DKG reductase As the central enzyme, D-glucose was able to undergo 2-KLG in a single fermentation process (Lazarus et al., Fourth ASM Conf. Genet. Molec. Biol. Indust. Microorg., 187-193 (1989)).

Die Verbesserung der katalytischen Wirksamkeit der 2,5-DKG-Reduktase in dem Einzelfermentationsvorgang ist ein signifikanter Weg, um die Produktion von 2-KLG zu steigern. Auch könnte eine gereinigte 2,5-DKG-Reduktase A mit erhöhter katalytischer Aktivität in einem in vitro-Vorgang für die Umwandlung von 2,5-DKG zu 2-KLG verwendet werden. Zum Beispiel würde solch ein Vorgang die kontinuierliche Produktion von 2-KLG durch Immobilisierung des gereinigten Enzyms auf einem festen Trägermaterial erlauben.The Improvement of the catalytic activity of 2,5-DKG reductase in the single fermentation process is a significant way to to increase the production of 2-KLG. Also could be a purified 2,5-DKG reductase A with elevated catalytic activity in an in vitro process for the Conversion of 2.5-DKG to 2-KLG can be used. For example, such would be a process the continuous production of 2-KLG by immobilization allow the purified enzyme on a solid support material.

Gemäß dem unten ausgeführten Michaelis-Menten-Schema

Figure 00020001
kann die Effizienz einer enzymatischen Reaktion durch zwei kinetische Parameter, kcat und Km, gemessen werden. Die Katalysegeschwindigkeitskonstante, kcat, auch bekannt als die Umsetzungszahl, ist ein Maß für das Zusammenbrechen des Enzymsubstrat-(ES)-Komplexes. Es steht auch für die maximale Anzahl an Substratmolekülen (S), die zum Produkt (P) über einen ES-Komplex pro aktives Zentrum des Enzyms (E) pro Zeiteinheit umgewandelt werden. Vmax ist die Maximalgeschwindigkeit oder -rate der enzymkatalysierten Reaktion, wenn das Enzym mit Substrat gesättigt ist. Deswegen ist Vmax bei gesättigter Substratkonzentration konstant und bleibt mit jedem Anstieg in der Substratkonzentration unverändert. Bei gesättigten Substratkonzentrationen steht kcat in Beziehung mit Vmax und der Gesamtenzymkonzentration, [ET], durch die folgende Gleichung: Vmax = kcat [ET]. Die Michaelis-Konstante, Km, ist die Substratkonzentration, bei der die Geschwindigkeit gleich Vmax/2 ist. Folglich ist Km ein Maß für die Stärke des ES-Komplexes. In einem Vergleich von Km-Werten repräsentiert ein niedrigerer Km einen Komplex mit einer stärkeren, günstigeren Bindung, wohingegen ein höherer Km einen Komplex mit einer schwächeren, weniger günstigen Bindung repräsentiert. Das Verhältnis kcat/Km, als Spezifizitätskonstante bezeichnet, repräsentiert die Spezifizität eines Enzyms für ein Substrat, das heißt die katalytische Effizienz pro Enzymmolekül für ein Substrat. Je größer die Spezifizitätskonstante ist desto bevorzugter ist das Substrat durch das Enzym.According to the Michaelis-Menten scheme outlined below
Figure 00020001
For example, the efficiency of an enzymatic reaction can be measured by two kinetic parameters, kcat and Km. The catalytic rate constant, kcat, also known as the conversion number, is a measure of the breakdown of the enzyme substrate (ES) complex. It also represents the maximum number of substrate molecules (S) that are converted to product (P) via an ES complex per active site of the enzyme (E) per unit time. Vmax is the maximum rate or rate of the enzyme-catalyzed reaction when the enzyme is saturated with substrate. Therefore, Vmax is constant at saturated substrate concentration and remains unchanged with each increase in substrate concentration. For saturated substrate concentrations, kcat is related to Vmax and the total enzyme concentration, [E T ], by the following equation: Vmax = kcat [E T ]. The Michaelis constant, Km, is the substrate concentration at which the velocity is equal to Vmax / 2. Consequently, Km is a measure of the strength of the ES complex. In a comparison of Km values, a lower Km represents a complex with a stronger, more favorable bond, whereas a higher Km represents a complex with a weaker, less favorable bond. The ratio kcat / Km, called the specificity constant, represents the specificity of an enzyme for a substrate, that is, the catalytic efficiency per enzyme molecule for a substrate. The larger the specificity constant, the more preferred the substrate is by the enzyme.

Beeindruckende Mengen von 2-KLG wurden mit einer 2,5-DKG-Reduktase aus Corynebacterium (2,5-DKG-Reduktase A, auch bekannt als 2,5-DKG-Reduktase II) erzielt (Anderson et al., Science, 230: 144–149 (1985); Miller et al., J. Biol. Chem., 262: 9016–9020 (1987)), exprimiert in geeigneten Wirtsstämmen (2,5-DKG-Hersteller) wie z. B. Erwinia sp. Diese Ergebnisse wurden trotzdem erreicht, dass von 2,5-DKG-Reduktase A von einer niedrigen Spezifizitätskonstante für 2,5-DKG berichtet wurde.impressive Levels of 2-KLG were measured with a 2,5-DKG reductase from Corynebacterium (2,5-DKG reductase A, also known as 2,5-DKG reductase II) (Anderson et al., Science, 230: 144-149 (1985); Miller et al., J. Biol. Chem., 262: 9016-9020 (1987)), expressed in suitable host strains (2.5 DKG manufacturer) such as B. Erwinia sp. Nevertheless, these results were achieved that of 2,5-DKG reductase A from a low specificity constant for 2.5 DKG was reported.

Diese niedrige berichtete Spezifizitätskonstante für 2,5-DKG-Reduktase A steht im Gegensatz Widerspruch zu einer zweiten, homologen Corynebacterium-2,5-DKG-Reduktase (2,5-DKG-Reduktase B, auch bekannt als 2,5-DKG-Reduktase I), von der eine höhere Spezifizitätskonstante für 2,5-DKG berichtet wurde (Sonoyama und Kobayashi, J. Ferment. Technol., 65: 311–317 (1987)). Zusätzlich sind beide 2,5-DKG-Reduktasen homolog zu etlichen bekannten Aldose- und Keto-Reduktasen, die höhere Spezifizitätskonstanten für ihre bekannten Substrate haben. Da Corynebacterium natürlicherweise 2,5-DKG nicht begegnet, ist es nicht überraschend, dass diese Verbindung ein schlechtes Substrat für 2,5-DKG-Reduktase A ist. Solche Erkenntnisse zeigen an, dass das aktive Zentrum der 2,5-DKG-Reduktase A nicht optimal für die katalytische Umsetzung von 2,5-DKG zu 2-KLG konfiguriert ist. Deswegen scheint es, dass, um die spezifische Aktivität der 2,5-DKG-Reduktase A in dem Einzelfermentationsvorgang zu optimieren, Aminosäuresubstitutionen durch ortsgerichtete Mutagenese an dem aktiven Zentrum des Enzyms getätigt werden müssen.These low reported specificity constant for 2,5-DKG reductase A is in contradiction to a second, homologous Corynebacterium-2,5-DKG reductase (2,5-DKG reductase B, also known as 2,5-DKG reductase I), from the one higher specificity constant for 2.5 DKG (Sonoyama and Kobayashi, J. Ferment, Technol., 65: 311-317 (1987)). additionally both 2,5-DKG reductases are homologous to a number of known aldose and keto reductases, the higher ones Spezifizitätskonstanten for her known ones Have substrates. Because Corynebacterium does not naturally encounter 2.5-DKG, it is not surprising that this compound is a poor substrate for 2,5-DKG reductase A. Such findings show suggest that the active site of 2,5-DKG reductase A is not optimal for the catalytic conversion of 2,5-DKG to 2-KLG is configured. therefore It seems that in order to reduce the specific activity of 2,5-DKG reductase A in to optimize the single fermentation process, amino acid substitutions by site-directed mutagenesis at the active site of the enzyme placed Need to become.

Zusätzlich zur Verbesserung der kinetischen Parameter eines Enzyms kann ortsgerichtete Mutagenese die strukturelle Stabilität durch Aminosäuresubstitutionen, -deletionen oder -insertionen erhöhen. Die Folgenden sind Beispiele strukturell stabilisierender Mutationen. Das Einführen neuer Disulfidbindungen, um kovalente Quervernetzungen zwischen unterschiedlichen Teilen eines Proteins zu schaffen, wurde verwendet, um die thermische Stabilität des Lysozyms des Bakteriophagen T4 (Matsumura et al., Nature, 342: 291–293 (1989)), des Bakteriophagen-λ-Repressors (Sauer et al., Biochem., 25: 5992–5998 (1986)), der E. coli-Dihydrofolatreduktase (Villafranca et al., Biochem., 26: 2182–2189 (1987)) und von Subtilisin BPN' (Pantoliano et al., Biochem., 26: 2077–2082 (1987)) zu verbessern. Es gibt ein Computerprogramm (Pabo et al Biochem., 25: 5987–5991 (1986)), das ein wirksames Durchsuchen der kristallographisch bestimmten dreidimensionalen Struktur eines Proteins erlaubt, um jene Stellen vorzuschlagen, wo das Einfügen von zwei Cysteinen zu Disulfidbrücken führen könnte. Solche Bindungen würden die Konformation in großem Maßstab nicht stören, während sie die örtliche Konformation stabilisieren würden.In addition to Improving the kinetic parameters of an enzyme can be site-directed Mutagenesis the structural stability by amino acid substitutions, increase deletions or insertions. The following are examples structurally stabilizing mutations. Introducing new ones Disulfide bonds to covalent cross-links between different Creating a protein was used to create the thermal stability of lysozyme of bacteriophage T4 (Matsumura et al., Nature, 342: 291-293 (1989)), of the bacteriophage λ repressor (Sauer et al., Biochem., 25: 5992-5998 (1986)), E. coli dihydrofolate reductase (Villafranca et al., Biochem., 26: 2182-2189 (1987)) and subtilisin BPN '(Pantoliano et al., Biochem. 26: 2077-2082 (1987)). There is a computer program (Pabo et al Biochem., 25: 5987-5991 (1986)), which determined an effective search of the crystallographically Three-dimensional structure of a protein allowed to those sites suggest where to insert from two cysteines to disulfide bridges to lead could. Such bonds would the conformation in big scale do not bother, while she the local Stabilize conformation.

Von den Aminosäuresubstitutionen von Alanin für Glycin in der α-Helix wurde gezeigt, dass sie die thermische Stabilität des Bakteriophagen-λ-Repressors (Hecht et al., Struct. Funct. Genet., 1: 43–46 (1986)) und der neutralen Protease aus Bacillus stearothermophilus (Imanaka et al., Nature, 324: 695-697 (1986)) erhöhen. Eine Erhöhung der Schmelztemperatur, Tm, für das Bakteriophagen-T4-Lysozym wurde durch zwei Aminosäuresubstitutionen von Prolin für Alanin und Alanin für Glycin bewerkstelligt (Matthews et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84: 6663–6667 (1987)). Von dem Ersetzen von Aminosäuren in dem hydrophoben Kern eines Proteins durch aromatische Reste, wie z. B. Tyrosin, insbesondere in Positionen in der Nähe von bereits bestehenden Clustern aromatischer Nebenketten, wurde gezeigt, dass es die thermische Stabilität in der Kanamycin-Nucleotidyltransferase (Liao et al., Biochem., 83: 576–580 (1986)) und in dem Bakteriophagen-λ-Repressor (Hecht et al., Biochem., 81:5685–5689 (1984)) fördert.The amino acid substitutions of alanine for glycine in the α-helix have been shown to enhance the thermal stability of the bacteriophage λ repressor (Hecht et al., Struct. Funct. Genet., 1: 43-46 (1986)) and the neutral protease from Bacillus stearothermophilus (Imanaka et al., Nature, 324: 695-697 (1986)). An increase in the melting temperature, T m , for the bacteriophage T4 lysozyme was accomplished by two amino acid substitutions of proline for alanine and alanine for glycine (Matthews et al., Proc. Natl. Acad Sci., USA, 84: 6663-6667 ( 1987)). From the replacement of amino acids in the hydrophobic core of a protein by aromatic radicals, such. Tyrosine, particularly at positions close to already existing aromatic side-chain clusters, has been shown to increase the thermal stability in kanamycin nucleotidyltransferase (Liao et al., Biochem., 83: 576-580 (1986)) and in U.S. Pat the bacteriophage λ repressor (Hecht et al., Biochem., 81: 5685-5689 (1984)).

Transkriptions- und Translationskontrollsequenzen in Expressionsvektoren sind Schlüsselelemente, benötigt für die Produktion von Proteinen in Bakterien in hohem Maße. Die E. coli Trp-, Bakteriophagen λPL-, E. coli lac UV5- und die Trp-lacUV5-Fusions- (Tac-) Promotoren befinden sich unter den am häufigsten verwendeten prokaryotischen Promotoren (de Boer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80: 21–25 (1983); Sambrook et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Press (1989); Remaut et al., Gene, 15: 81–93 (1981)). Die Translationseffizienz der Botschaft, die mRNA-Stabilität und die intrinsische Proteinstabilität sind Hauptfaktoren der Hochexpression.Transcriptional and translational control sequences in expression vectors are key elements required for the production of proteins in bacteria to a high degree. The E. coli Trp, bacteriophage λP L , E. coli lac UV5 and Trp-lacUV5 fusion (tac) promoters are among the most commonly used prokaryotic promoters (de Boer et al., Proc. Natl Acad Sci., USA, 80: 21-25 (1983); Sambrook et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Press (1989); Remaut et al., Gene, 15: 81-93 (1981)). The translation efficiency of the message, mRNA stability and intrinsic protein stability are major factors of high expression.

Ortsgerichtete Mutagenese unter Verwendung von synthetischen DNS-Oligonucleotiden mit der gewünschten Sequenz erlaubt die Substitution, Deletion oder Insertion ausgewählter Nucleotide innerhalb einer DNS-Sequenz, die ein Protein von Interesse kodiert. Rekombinante DNS-Verfahren werden verwendet, um die gewünschte Mutation durch Substitution der synthetischen Sequenz für die Zielsequenz einzuführen. Die Entwicklung von Plasmiden, die einen Replikationsstartpunkt enthalten, abgeleitet von einem filamentösen Bakteriophagen (Vieira und Messing, Methods in Enzymology, 153: 3–11 (1987)) erlaubt das Klonieren von Fragmenten in einzelsträngigen Formen von Plasmiden, fähig zu autonomer Replikation. Die Verwendung solcher Plasmide eliminiert das mühsame Geschäft des Subklonierens von DNS-Fragmenten von Plasmiden zu filamentösen Bakteriophagenvektoren. Kits zum Durchführen von ortsgerichteter Mutagenese sind im Handel erhältlich.Site-directed Mutagenesis using synthetic DNA oligonucleotides with the desired Sequence allows the substitution, deletion or insertion of selected nucleotides within a DNA sequence that encodes a protein of interest. Recombinant DNA procedures are used to obtain the desired mutation by substitution of the synthetic sequence for the target sequence. The Development of plasmids containing an origin of replication, derived from a filamentous Bacteriophages (Vieira and Messing, Methods in Enzymology, 153: 3-11 (1987)) allows the cloning of fragments in single-stranded forms of plasmids, capable to autonomous replication. The use of such plasmids eliminated the tedious business of subcloning DNA fragments of plasmids into filamentous bacteriophage vectors. Kits to perform of site-directed mutagenesis are commercially available.

Mutanten der 2,5-DKG-Reduktase A mit Eigenschaften, die zu denen des nativen Enzyms variieren, wären nützlich. Besonders eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften: verbesserte Temperaturstabilität, erhöhte Resistenz gegen die Substratinhibition, erhöhte Umsetzung des Substrates durch das Enzym und gesteigerte Affinität für das Substrat, würden nützlich sein, um die kommerzielle Nützlichkeit des Enzyms auszudehnen.mutants 2,5-DKG reductase A with properties similar to those of native Enzyme would vary useful. Especially one or more of the following properties: improved Temperature stability, increased resistance against substrate inhibition, increased conversion of the substrate by the enzyme and increased affinity for the substrate, would be useful for commercial usefulness of the enzyme.

Unglücklicherweise ist es nicht möglich, wenn Proteine nicht Bereiche von wesentlicher Sequenz oder struktureller Homologie teilen, zwischen Proteinen zu verallgemeinern, um, basierend auf einer günstigen Mutation eines Proteins, präzise vorherzusagen, wo die Sequenz, die ein anderes Protein kodiert, verändert werden sollte, um das Erscheinungsbild jenes Proteins zu verbessern. Deshalb ist es notwendig, eine Analyse der präzisen strukturellen und funktionellen Eigenschaften des bestimmten zu ändernden Proteins vorzunehmen. Dies legt nahe, welche Aminosäuren zu ändern sind, um ein gewünschtes Ergebnis zu erzeugen, wie z. B. eine gesteigerte katalytische Effizienz oder thermische Stabilität.Unfortunately it is impossible, if proteins are not areas of essential sequence or structural Share homology, generalize between proteins, based on a cheap Mutation of a protein, precise predict where the sequence encoding another protein changed should be to improve the appearance of that protein. Therefore it is necessary to have an analysis of the precise structural and functional Characteristics of the particular one to be changed Protein. This suggests which amino acids to change a desired one Produce result, such. B. increased catalytic efficiency or thermal stability.

Zunehmend wird die Korrelation zwischen den Strukturen bekannter Proteine und der Sequenz eines Zielproteins unter Verwendung von Computersimulationen (V. F. van Gunsteren, Prot. Engin., 2: 5–13 (1988); M. M. Yang et al. in: Reaction Centers of Photosynthetic Bacteria (Michel-Beyerle, Hrsg.), Springer-Verlag, Deutschland (1990), S. 209–218), Datenbanken (J. Moult et al., Proteins, 1: 146–163 (1987); P. Klein et al., Biopolymers, 25: 1659–1672 (1986); H. Nakashima et al., J. Biochem., 99: 153–162 (1986); G. Deleage et al., Prot. Engin., 1: 289–294 (1987)); neuralen Netzwerken (N. Qian et al., J. Molec. Biol., 202:865–884 (1988); L. H. Holley et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA), 86: 152–156 (1989); H. Bohr et al., FEBS Lett., 241: 223–228 (1988)); oder Expertensystemen (B. Robson et al., J. Molec. Graphics, 5: 8–17 (1987)) gemacht. Siehe allgemein G. R. Fasman, TIBS, 14: 295–299 (1989)).Increasingly is the correlation between the structures of known proteins and the sequence of a target protein using computer simulations (V.F. van Gunsteren, Prot. Engin., 2: 5-13 (1988); M.M. Yang et al. in: Reaction Centers of Photosynthetic Bacteria (Michel-Beyerle, Ed.), Springer-Verlag, Germany (1990), pp. 209-218), databases (Moult, J., et al., Proteins, 1: 146-163 (1987); P. Klein et al., Biopolymers, Vol. 25: 1659-1672 (1986); H. Nakashima et al., J. Biochem., 99: 153-162 (1986); G. Deleage et al., Prot. Engin., 1: 289-294 (1987)); neural networks Qian et al., J. Molec. Biol., 202: 865-884 (1988); L.H. Holley et al al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA), 86: 152-156 (1989); H. Bohr et al. FEBS Lett., 241: 223-228 (1988)); or expert systems (B. Robson et al., J. Molec. Graphics, 5: 8-17 (1987)) made. See, in general, G.R. Fasman, TIBS, 14: 295-299 (1989)).

Die Verwendung von Computern oder computergestützten Verfahren bei der Analyse der Struktur von Proteinen wird z. B. in den US-Patenten 4,704,692 (Ladner); 4,760,025 (Estell et al.); 4,853,871 (Pantoliano et al.) und 4,908,773 (Pantoliano et al.) diskutiert.The Use of computers or computational methods in the analysis the structure of proteins is z. In U.S. Patents 4,704,692 (Ladner); 4,760,025 (Estell et al.); 4,853,871 (Pantoliano et al.) and 4,908,773 (Pantoliano et al.).

Sequenzvergleiche, durchgeführt unter Verwendung der Sequenz von 2,5-DKG-Reduktase, zeigten, dass es ein Mitglied einer größeren Superfamilie monomerer, NADPH-abhängiger prokaryotischer und eukaryotischer Carbonylreduktasen ist, bekannt als die Aldo-Keto-Reduktasen (Career et al., Exp. Eye Res., 49: 377–388 (1989); Bohren et al., J. Biol. Chem., 264: 9547–9551 (1989)). Mitglieder dieser Enzymfamilie schließen ein: biosynthetische Enzyme wie z. B. Rinderprostaglandin-F-Synthase; entgiftende Enzyme wie z. B. Chlordeconreduktase und Aflatoxin-b1-Reduktase; und Strukturproteine ohne identifizierte enzymatische Aktivität wie z. B. rho-Krystallin aus Froschlinsen.Sequence comparisons, carried out using the sequence of 2,5-DKG reductase, showed that it is a member of a larger superfamily monomeric, NADPH-dependent prokaryotic and eukaryotic carbonyl reductases as the aldo-keto reductases (Career et al., Exp. Eye Res., 49: 377-388 (1989); Bohren et al., J. Biol. Chem., 264: 9547-9551 (1989)). Members of this Close enzyme family a: biosynthetic enzymes such. Bovine prostaglandin F synthase; detoxifying enzymes such. B. chlorodeconuctase and aflatoxin b1 reductase; and structural proteins without identified enzymatic activity such. B. rho-crystalline from frog lentils.

Das menschliche Aldosereduktaseenzym wurde charakterisiert und ausgedehnt untersucht. Aldosereduktase wurde in Zusammenhang gebracht mit diabetischen Komplikationen; von ihr wird angenommen, dass sie die Reduktion von Glucose zu Sorbitol bei diabetischen Patienten verursacht, was in diabetischen Katarakten und der Neuropathologie, die mit Langzeitdiabetes verbunden ist, resultiert. Signifikante Anstrengungen wurden unternommen, um spezifische Aldosereduktaseinhibitoren zu finden, um diabetische Komplikationen bei Menschen zu verhindern (Frank, Opthamology, 98: 586–593 (1991); Zenon et al., Clinical Pharmacy, 9: 446–456 (1990)). Wegen ihrer mögliche Wichtigkeit bei der menschlichen Gesundheit wurde die Kristallstruktur der menschlichen Aldosereduktase durch etliche Gruppen gelöst, entweder als das Holenzym (Wilson et al., Science, 257: 81–84 (1992), im Komplex mit NADPH-Cofaktor oder dem Cofaktor-Analogon ATP-Ribose (Rondeau et al., Nature, 355: 469–472 (1992); Borhani et al., J. Biol. Chem., 267: 24841–24847 (1992) oder im Komplex mit dem Inhibitor Zopolrestat (Wilson et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 90: 9847–9851 (1993)). Kürzlich wurde die Struktur eines anderen Mitglieds der Aldo-Keto-Reduktase-Familie, alpha HSD, ebenfalls gelöst (Hoog et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 91: 2517–2521 (1994). Diese Strukturen zeigen, dass die Aldo-Keto-Reduktasen achtfache alpha/beta-parallele Tonnen sind, auch bekannt als das "TIM-Tonnen"-Motiv, nach der Triosephosphatisomerase, wo es zuerst beschrieben wurde. Dies ist eine äußerst übliche Proteinfaltung mit ungefähr 17 bekannten Beispielen; ungefähr 10 % aller Enzyme, deren Strukturen bekannt sind, sind "TIM-Tonnen" (Farber und Petsko, TIBS, 1990: 228–235 (1990).The human aldose reductase enzyme was characterized and expanded examined. Aldose reductase has been associated with diabetic complications; it is believed by her to be the reductionist from glucose to sorbitol in diabetic patients causing what in diabetic cataracts and neuropathology with long-term diabetes connected results. Significant efforts have been made to find specific aldose reductase inhibitors to diabetic To prevent complications in humans (Frank, Opthamology, 98: 586-593 (1991); Zenon et al., Clinical Pharmacy, 9: 446-456 (1990)). Because of their possible importance In human health, the crystal structure of the human Aldose reductase is resolved by several groups, either as the harvest enzyme (Wilson et al., Science, 257: 81-84 (1992), in complex with NADPH cofactor or the cofactor analogue ATP-ribose (Rondeau et al., Nature, 355: 469-472 (1992); Borhani et al., J. Biol. Chem., 267: 24841-24847 (1992) or in complex with the inhibitor zopolrestat (Wilson et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 90: 9847-9851 (1993)). Recently became the structure of another member of the aldo-keto-reductase family, alpha HSD, also solved (Hoog et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 91: 2517-2521 (1994). These structures show that the aldo-keto reductases are eightfold alpha / beta-parallel Tons are, also known as the "TIM-tons" motif, after the triosephosphate isomerase, where it was first described. This is an extremely common protein folding with about 17 known examples; approximately 10% of all enzymes whose structures are known are "TIM tons" (Farber and Petsko, TIBS, 1990: 228-235 (1990).

Die Struktur der menschlichen Aldosereduktase zeigt eine Anzahl an Merkmalen. Die Aldosereduktase-α/β-Tonne ist zusammengesetzt aus acht Beta-Strängen, die den "Kern" der Tonne bilden, umgeben von acht Alpha-Helices, die durch Schleifen variierender Längen mit den Beta- Strängen verbunden sind. Wie in allen bekannten TIM-Tonnen-Enzymen, umfassen die Schleifen, die an den C-terminalen Enden der Beta-Stränge gefunden werden, das aktive Zentrum des Enzyms, wo Substrat und Cofaktor binden und die Katalyse geschieht. NADPH wird an dem oberen Ende der Tonne in einer ausgedehnten Konformation gebunden, wobei der Nikotinamidring, von dem der Hydridtransfer geschieht, annähernd das exakte Zentrum der Tonne besetzt. Die Orientierung des Cofaktor-Nikotinamidrings ist so, wie sie für eine Klasse-A-Reduktase, bei der der pro-R-Wasserstoff in die Substrat-bindenden Taschen hinein steht, erwartet würde. Es gibt zwei zusätzliche sekundärstrukturelle Merkmale an der Aldosereduktasetonne: zwei zusätzliche Alpha-Helices (bezeichnet als H1 und H2), die auf den Schleifen der Aminosäuren gefunden werden, die den Beta-Strang Sieben und die Alpha-Helix Sieben miteinander verbinden, und am C-terminalen "Schwanz" nach der Alpha-Helix Acht. Die Struktur der Aldosereduktase zeigt, dass dieser C-terminale Schwanz über das obere Ende der Tonne hinaus steht, um Teil des aktiven Zentrums zu bilden.The structure of human aldose reductase shows a number of features. The aldose reductase α / β barrel is composed of eight beta strands that form the "core" of the barrel, surrounded by eight alpha helices connected by loops of varying lengths to the beta strands. As in all known TIM-tons enzymes, the loops found at the C-terminal ends of the beta strands comprise the active site of the enzyme, where substrate and cofactor bind and catalysis occurs. NADPH is bound at the top of the barrel in an extended conformation, with the nicotinamide ring from which the hydride transfer takes place occupies approximately the exact center of the ton. The orientation of the cofactor nicotinamide ring is what would be expected for a class A reductase in which the pro-R hydrogen enters the substrate-binding pockets. There are two additional secondary structural features on the aldose reductase ketone: two additional alpha helices (referred to as H1 and H2) found on the loops of the amino acids connecting the beta strand seven and the alpha helix seven, and at C -terminal "tail" after the alpha-helix eight. The structure of aldose reductase indicates that this C-terminal tail protrudes beyond the top of the barrel to form part of the active site.

Die WO94/05772 stellt Mutanten bereit, die spezifische Modifikationen der 2,5-DKG-Reduktase A enthalten, welche eine erhöhte Stabilität, Expression und/oder katalytische Aktivität ausüben könnten, und welche verschiedene Km und Vmax haben könnten.The WO94 / 05772 provides mutants that have specific modifications contain the 2,5-DKG reductase A, which increased stability, expression and / or catalytic activity exercise could and which could have different Km and Vmax.

Die vorliegende Erfindung stellt mutierte Formen enzymatisch aktiver prokaryotischer 2,5-DKG-Reduktase A bereit.The The present invention makes mutant forms more enzymatically active prokaryotic 2,5-DKG reductase A ready.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung stellt Mutanten bereit, die spezifische Modifikationen der 2,5-DKG-Reduktase A enthalten, und Materialien und Methoden, die nützlich sind bei der Herstellung dieser Proteine, ebenso wie modifizierte Mikroorganismen und Zelllinien, die nützlich sind bei ihrer Herstellung. Insbesondere stellt die Erfindung eine mutierte Form der 2,5-DKG-Reduktase A bereit, mit einer verbesserten Fähigkeit, 2,5-DKG in 2-KLG umzuwandeln und mit einer Aminosäuresubstitution in Position 22, definiert wie in SEQ ID NO: 1. Andere Aspekte der Erfindung schließen Expressionskonstrukte und -produkte davon für die modifizierten 2,5-DKG-Reduktasen, ebenso wie Klonierungsvektoren, welche die DNS enthalten, welche die modifizierten 2,5-DKG-Reduktasen kodieren, ein. Insbesondere stellt die Erfindung ein DNS-Konstrukt mit einem Strukturgen bereit, das wenigstens ein mutiertes Codon enthält, wobei dieses Gen eine Mutante der Erfindung kodiert. Ebenfalls wird eine Wirtszelle bereitgestellt, die mit einem Expressionsvektor transformiert ist, der ein DNS-Konstrukt der Erfindung einschließt.The The present invention provides mutants that have specific modifications the 2,5-DKG reductase A, and materials and methods that are useful in manufacturing these proteins, as well as modified microorganisms and cell lines, the useful are in their production. In particular, the invention provides a mutant form of 2,5-DKG reductase A ready, with an improved Ability, 2,5-DKG into 2-KLG and with an amino acid substitution in position 22, as defined in SEQ ID NO: 1. Other Aspects of Close invention Expression constructs and products thereof for the modified 2,5-DKG reductases, as well as cloning vectors containing the DNA which encode the modified 2,5-DKG reductases. Especially the invention provides a DNA construct with a structural gene which contains at least one mutated codon, said gene being a mutant encoded the invention. Also provided is a host cell which is transformed with an expression vector which is a DNA construct of the invention includes.

Die DNS, die die Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase A kodiert, wird modifiziert unter Verwendung ortsgerichteter Mutagenese, wobei eine einzelsträngige Form des Gens verwendet wird, das die Erzeugung einer Änderung an einer ausgewählten Stelle innerhalb des kodierenden Bereichs der 2,5-DKG-Reduktase A ermöglicht. Durch dieses Verfahren wird eine Änderung in isolierte DNS eingeführt, die 2,5-DKG-Reduktase A kodiert, welche nach der Expression der DNS in der Substitution von wenigstens einer Aminosäure an einer vorbestimmten Stelle in der 2,5-DKG-Reduktase A resultiert.The DNA encoding wild-type 2,5-DKG reductase A is modified using site-directed mutagenesis, wherein a single-stranded form the gene used is the generation of a change at a selected Within the coding region of the 2,5-DKG reductase A allows. By This procedure will be a change introduced in isolated DNA, the Encoded 2,5-DKG reductase A, which after expression of the DNA in the substitution of at least one amino acid at a predetermined one Site in the 2,5-DKG reductase A results.

Die modifizierten 2,5-DKG-Reduktasen und kodierenden Sequenzen der Erfindung können eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften ausüben: verbesserte Temperaturstabilität, erhöhte Resistenz gegen Substratinhibition, gesteigerte Umsetzung des Substrates durch das Enzym und erhöhte Affinität für das Substrat. Die modifizierten 2,5-DKG-Reduktasen können verschiedene Km- und Vmax-Werte haben.The modified 2,5-DKG reductases and coding sequences of the invention can Have one or more of the following properties: Improved Temperature stability, increased Resistance to substrate inhibition, increased conversion of the substrate through the enzyme and increased affinity for the Substrate. The modified 2,5-DKG reductases can have different Km and Vmax values to have.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS

1 zeigt einen Expressionsvektor für das 2,5-DKG-Reduktase-A-Gen; 1 shows an expression vector for the 2,5-DKG reductase A gene;

2 zeigt einen Expressionsvektor für die Herstellung mutierter Formen von 2,5-DKG-Reduktase A; und 2 shows an expression vector for the production of mutant forms of 2,5-DKG reductase A; and

3 zeigt die Plasmide ptrpl-35.A und prtpl-35.B. 3 shows the plasmids ptrpl-35.A and prtpl-35.B.

4 zeigt schematisch ein algorithmisches Modell für 2,5-DKG-Reduktase A (SEQ ID NO: 1). 4 schematically shows an algorithmic model for 2,5-DKG reductase A (SEQ ID NO: 1).

5 zeigt einen Vergleich der vorhergesagten sekundären Elemente in 2,5-DKG-Reduktase A, basierend auf dem Algorithmus- und Homologiemodell. 5 Figure 3 shows a comparison of the predicted secondary elements in 2,5-DKG reductase A based on the algorithm and homology model.

6 zeigt eine Proteinsequenzanordnung von 2,5-DKG-Reduktase A und B mit menschlicher Aldosereduktase. Die Kästen repräsentieren sekundäre strukturelle Elemente in der Aldosereduktase (SEQ ID NO: 2) (SEQ ID NO: 3). 6 Figure 4 shows a protein sequence assembly of 2,5-DKG reductase A and B with human aldose reductase. The boxes represent secondary structural elements in aldose reductase (SEQ ID NO: 2) (SEQ ID NO: 3).

7 zeigt die Substratkinetiken der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante F22Y und der 2,5-DKG-Reduktase-B-Mutante Y23F im Vergleich mit den Wildtyp-2,5-DKG-Reduktasen A und B. 7 shows the substrate kinetics of the 2,5-DKG reductase A mutant F22Y and the 2,5-DKG reductase B mutant Y23F in comparison with the wild-type 2,5 DKG reductases A and B.

8 zeigt die Substratkinetiken der 2,5-DKG-Reduktase-B-Mutante N50A im Vergleich mit den Wildtyp-2,5-DKG-Reduktasen A und B. 8th shows the substrate kinetics of the 2,5-DKG reductase B mutant N50A in comparison with the wild-type 2,5 DKG reductases A and B.

9 zeigt die Substratkinetiken der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante A272G im Vergleich mit den Wildyp-2,5-DKG-Reduktasen A und B. 9 shows the substrate kinetics of the 2,5-DKG reductase A mutant A272G in comparison with the wild type 2,5 DKG reductases A and B.

10 zeigt die Substratkinetiken der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante F22Y/Q192R, der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante F22Y/A272G und der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante Q192R/A272G im Vergleich mit den Wildtyp-2,5-DKG-Reduktasen A und B. 10 shows the substrate kinetics of the 2,5-DKG reductase A mutant F22Y / Q192R, the 2,5-DKG reductase A mutant F22Y / A272G and the 2,5-DKG reductase A mutant Q192R / A272G in comparison with the wild-type 2,5-DKG reductases A and B.

11 zeigt den Cofaktor Km der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutanten F22Y, Q192R, A272G und F22Y/A272G im Vergleich mit den 2,5-DKG-Reduktasen A und B. 11 shows the cofactor Km of the 2,5-DKG reductase A mutants F22Y, Q192R, A272G and F22Y / A272G in comparison with the 2,5-DKG reductases A and B.

12 zeigt die Analyse der thermischen Denaturierung ausgewählter Mutanten im Vergleich mit den Wildtyp-2,5-DKG-Reduktasen A und B. 12 shows the analysis of the thermal denaturation of selected mutants in comparison with the wild-type 2,5-DKG reductases A and B.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DefinitionenDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Definitions

Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Wildtyp"-2,5-DKG-Reduktase A auf ein Protein, das in der Lage ist, stereoselektiv die Umsetzung von 2,5-DKG zu 2-KLG zu katalysieren. Das Wildtypenzym ist das Enzym, das gewonnen ist aus Corynebacterium sp., erhalten vom ATCC-Stamm Nr. 31090, wie beschrieben im US-Patent Nr. 5,008,193.As As used herein, the term "wild-type" 2,5-DKG reductase A refers to a protein, which is capable of stereoselective conversion of 2,5-DKG Catalyze 2-KLG. The wild-type enzyme is the enzyme that won is from Corynebacterium sp., obtained from ATCC strain No. 31090, as described in U.S. Patent No. 5,008,193.

Der Begriff "Wildtyp"-2,5-DKG-Reduktase B bezieht sich auf ein Protein, das in der Lage ist, stereoselektiv die Umsetzung von 2,5-DKG zu 2-KLG zu katalysieren. Das Wildtypenzym ist das Enzym, erhalten von Corynebacterium sp. shs752001, wie beschrieben durch Hardy et al. im US-Patent 4,945,052.Of the Term "wild-type" 2,5-DKG reductase B refers to a protein that is capable of being stereoselective to catalyze the conversion of 2,5-DKG to 2-KLG. The wild-type enzyme is the enzyme obtained from Corynebacterium sp. shs752001 as described by Hardy et al. in U.S. Patent 4,945,052.

Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Mutante" im Zusamenhang mit einem Protein, wie z. B. "Wildtyp"-2,5-DKG-Reduktase A oder "Wildtyp"-2,5-DKG-Reduktase B, auf ein Protein mit einer verwandten Aminosäuresequenz. Sie enthält jedoch eine oder mehrere Aminosäuresubstitutionen, Deletionen oder Insertionen von Aminosäureresten. Diese Reste wurden ausgewählt unter Verwendung gewisser Ansätze. Ein Ansatz enthält die Verwendung sekundärstruktureller Vorhersagen, um 2,5-DKG-Reduktase A einer achtsträngigen α/β-Tonnenstruktur zuzuordnen. Eine Reihe an Modifikationen können unternommen werden, um das Gen zu modifizieren, um Mutanten des Enzyms zu kodieren mit verbesserten Eigenschaften im Vergleich zu dem Wildtypenzym, und um 2,5-DKG stereoselektiv in 2-KLG umzuwandeln.As As used herein, the term "mutant" refers to a protein such as z. "Wild-type" 2,5-DKG reductase A or "wild-type" 2,5-DKG reductase B, to a protein with a related amino acid sequence. It contains, however one or more amino acid substitutions, Deletions or insertions of amino acid residues. These radicals were selected using certain approaches. An approach contains the use of secondary structural Predictions to 2,5-DKG reductase A of an eight-stranded α / β barrel structure assigned. A number of modifications can be made to to modify the gene to encode mutants of the enzyme with improved properties compared to the wild-type enzyme, and by 2.5 DKG stereoselectively in 2-KLG convert.

Es ist im Stand der Technik wohl verstanden, dass viele der Verbindungen, die in der gegenwärtigen Beschreibung diskutiert werden, wie z. B. Proteine und die sauren Derivate von Zuckern, in einer Reihe an Ionisierungszuständen existieren können in Abhängigkeit von ihren umgebenden Medien, falls sie in Lösung sind, oder außerhalb der Lösungen, aus denen sie zubereitet worden sind, falls sie in fester Form vorlagen. Bei der Verwendung eines Begriffes wie beispielsweise Gluconsäure, um solche Moleküle zu bezeichnen, ist beabsichtigt, alle Ionisierungszustände des organischen Moleküls, auf das er sich bezieht, einzuschließen. Folglich beziehen sich z. B. sowohl "D-Gluconsäure" und "D-Gluconat" auf dieselbe organische Einheit und sind nicht darauf gerichtet, besondere Ionisierungszustände zu bestimmen. Es ist wohl bekannt, dass D-Gluconsäure in unionisierter Form existieren kann oder z. B. als das Natrium-, Kalium- oder ein anderes Salz. Die ionisierte oder unionisierte Form, in welcher die Verbindung für die Offenbarung angemessen ist, wird entweder für den Fachmann aus dem Zusammenhang offensichtlich sein oder bedeutungslos. Folglich können das 2,5-DKG-Reduktase-A-Protein selber und seine verschiedenen Mutanten in einer Reihe an Ionisierungszuständen in Abhängigkeit von dem pH-Wert existieren. Alle diese Ionisierungszustände sind umfasst durch die Begriffe "2,5-DKG-Reduktase A" und "mutierte Form der 2,5-DKG-Reduktase A".It is well understood in the art that many of the compounds, those in the current description be discussed, such. As proteins and the acidic derivatives of Sugars, in a series of ionization states may exist in dependence from their surrounding media, if they are in solution or outside the solutions, from which they were prepared if they were in solid form. at the use of a term such as gluconic acid such molecules It is intended to designate all ionization states of the organic molecule, which he refers to. Consequently, refer z. B. both "D-gluconic acid" and "D-gluconate" on the same organic Unit and are not designed to determine particular ionization conditions. It is well known that D-gluconic acid exist in unionized form can or z. As the sodium, potassium or other salt. The ionized or unionized form in which the compound for the Disclosure is either out of context for one of ordinary skill in the art be obvious or meaningless. Thus, the 2,5-DKG reductase A protein and their different mutants in a series of ionization states in dependence of the pH exist. All these ionization states are encompassed by the terms "2,5-DKG reductase A "and" mutated form of 2,5-DKG Reductase A ".

Der Begriff "Expressionsvektor" schließt Vektoren ein, die in der Lage sind, darin enthaltene DNS-Sequenzen zu exprimieren, wo solche Sequenzen operabel mit anderen Sequenzen gekoppelt sind, die in der Lage sind, ihre Expression zu bewirken. Es ist impliziert, obwohl nicht ausdrücklich festgestellt, dass Expressionsvektoren in den Wirtsorganismen entweder als Episomen oder als ein integraler Teil chromosomaler DNS replizierbar sein müssen. Es ist klar, dass ein Fehlen der Replikation sie tatsächlich inoperabel machen würde. Im Ergebnis wird "Expressionsvektor" auch eine funktionelle Definition gegeben. Allgemein werden Expressionsvektoren, die bei rekombinanten DNS-Techniken von Nutzen sind, oftmals in der Form von "Plasmiden" vorliegen. Plasmide beziehen sich entweder auf zirkuläre doppelsträngige DNS-Moleküle oder zirkuläre einzelsträngige DNS-Moleküle, die einen Replikationsstartpunkt enthalten. Diese DNS-Moleküle, in ihrer Vektorform, sind nicht an die Chromosomen gekoppelt. Andere effektive Vektoren, die gewöhnlich verwendet werden, sind Phagen- und azirkuläre DNS. In der vorliegenden Beschreibung werden "Plasmid" und "Vektor" oftmals austauschbar verwendet. Die Erfindung ist jedoch beabsichtigt, andere solche Formen von Expressionsvektoren einzuschließen, die äquivalenten Funktionen dienen und welche bekannt sind oder nachfolgend bekannt werden.The term "expression vector" includes vectors capable of expressing DNA sequences contained therein, where such sequences are operably linked to other sequences capable of effecting their expression. It is implied, although not expressly stated, that expression vectors must be replicable in the host organisms either as episomes or as an integral part of chromosomal DNA. It is clear that a lack of replication would actually make them inoperable. As a result, "expression vector" is also given a functional definition. Generally Expressi vectors useful in recombinant DNA techniques, often in the form of "plasmids". Plasmids refer to either circular double-stranded DNA molecules or circular single-stranded DNA molecules that contain an origin of replication. These DNA molecules, in their vector form, are not coupled to the chromosomes. Other effective vectors commonly used are phage and circular DNA. In the present specification, "plasmid" and "vector" are often used interchangeably. However, the invention is intended to encompass other such forms of expression vectors which serve equivalent functions and which are known or hereafter known.

Von dem Begriff "Konstrukt" wird beabsichtigt, dass er breit Plasmide, Vektoren etc. und Fragmente davon (wie z. B. Kassetten und Gensequenzen) einschließt.From the term "construct" is intended that he broad plasmids, vectors, etc. and fragments thereof (such. Cassettes and gene sequences).

"Rekombinante Wirtszellen", "Wirtszelle", "Zellen", "Zellkulturen" usw. werden austauschbar verwendet, um individuelle Zellen, Zelllinien, Zellkulturen und geerntete Zellen zu bezeichnen, die mit den rekombinanten Vektoren der Erfindung transformiert wurden oder von denen beabsichtigt wird, sie damit zu transformieren. Die Begriffe schließen auch die Vorläufer der Zellen ein, die ursprünglich den Vektor erhielten."Recombinant host cells", "host cell", "cells", "cell cultures", etc., become interchangeable used to identify individual cells, cell lines, and cell cultures to identify harvested cells that are infected with the recombinant vectors of the invention have been transformed or are intended to to transform it with it. The terms also include the precursors of Cells that originally got the vector.

"Transformation" bezieht sich auf jeden Vorgang, um den DNS-Gehalt des Wirtes zu ändern."Transformation" refers to every procedure to change the DNS content of the host.

Dies schließt in vitro-Transformationsvorgänge wie z. B. durch Calciumchlorid, Calciumphosphat oder DEAE-Dextran vermittelte Transfektion, Konjugation, Elektroporation, Kerninjektion, Phageninfektion oder solche anderen Mittel ein, um kontrollierte DNS-Aufnahme zu bewirken, wie im Stand der Technik bekannt.This includes in vitro transformation processes such as By calcium chloride, calcium phosphate or DEAE-dextran mediated transfection, conjugation, electroporation, nuclear injection, Phage infection or such other means to be controlled To effect DNA uptake, as known in the art.

Die Begriffe "Aminosäure" und "Aminosäuren" beziehen sich auf sämtliche natürlich vorkommenden L-α-Aminosäuren. Von dieser Definition wird gedacht, dass sie nur Leucin, Ornithin und Homocystein einschließt. Die Aminosäuren werden identifiziert durch entweder ihre Einzel-Buchstaben- oder Drei-Buchstaben-Bezeichnungen:The Terms "amino acid" and "amino acids" refer to all Naturally occurring L-α-amino acids. From This definition is thought to be only leucine, ornithine and Includes homocysteine. The amino acids are identified by either their single-letter or three-letter designations:

Figure 00090001
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Figure 00100001
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Diese Aminosäuren können gemäß der chemischen Zusammensetzung und den Eigenschaften ihrer Seitenketten klassifiziert werden. Sie werden grob in zwei Gruppen klassifiziert, geladene und ungeladene. Jede dieser Gruppen wird in Untergruppen aufgeteilt, um die Aminosäuren genauer zu klassifizieren:

  • I. Geladene Aminosäuren saure Reste: Asparaginsäure, Glutaminsäure basische Reste: Lysin, Arginin, Histidin
  • II. Ungeladene Aminosäuren hydrophile Reste: Serin, Threonin, Asparagin, Glutamin aliphatische Reste: Glycin, Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin apolare Reste: Cystein, Methionin, Prolin aromatische Reste: Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan
Tabelle 1 Ausgangsrest konservative Substitutionen Ala ser Arg lys Asn gln; his Asp glu Cys ser, ala Gln asn Glu asp Gly pro His asn; gln Ile leu; val Leu ile; val Lys arg gln; glu Met leu; ile Phe met; leu; tyr Ser thr Thr ser Trp tyr Tyr trp; phe Val ile; leu These amino acids can be classified according to the chemical composition and the properties of their side chains. They are roughly classified into two groups, charged and uncharged. Each of these groups is divided into subgroups to more accurately classify the amino acids:
  • I. charged amino acids acid residues: aspartic acid, glutamic acid basic residues: lysine, arginine, histidine
  • II. Uncharged amino acids hydrophilic residues: serine, threonine, asparagine, glutamine aliphatic residues: glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine apolar residues: cysteine, methionine, proline aromatic residues: phenylalanine, tyrosine, tryptophan
Table 1 output rest conservative substitutions Ala ser bad lys Asn gln; his Asp glu Cys water, ala Gln asn Glu asp Gly Per His asn; gln Ile leu; val Leu ile; val Lys bad luck; glu mead leu; ile Phe met; leu; tyr Ser thr Thr ser Trp tyr Tyr trp; phe Val ile; leu

Wesentliche Änderungen in der Funktion oder Stabilisierung werden durch das Auswählen von Substitutionen erzeugt, die weniger konservativ sind als jene in Tabelle 1, das heißt durch Auswählen von Resten, die sich signifikanter in ihrer Wirkung auf die Aufrechterhaltung von (a) der Struktur des Polypeptidgerüstes in dem Bereich der Substitution, wie z. B. als eine Blatt- oder helikale Konformation, (b) der Ladung oder Hydrophobie des Moleküls an der Zielstelle oder (c) der Masse der Seitenkette unterscheiden. Die Substitutionen, von denen im Allgemeinen erwartet wird, dass sie die stärksten Änderungen erzeugen, werden jene sein, in denen (a) ein hydrophiler Rest, z. B. Serin oder Threonin, substituiert wird für (oder durch) einen hydrophoben Rest, z. B. Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Valin oder Alanin; (b) ein Cystein oder Prolin substituiert wird für (oder durch) irgendeinen anderen Rest; (c) ein Rest mit einer elektropositiven Seitenkette, z. B. Lysin, Arginin oder Histidin, substituiert wird für (oder durch) einen elektronegativen Rest, z. B. Glutaminsäure oder Asparaginsäure; oder (d) ein Rest mit einer großen Seitenkette, z. B. Phenylalanin, ersetzt wird für (oder durch) einen, der keine Seitenkette hat, z. B. Glycin.Significant changes in function or stabilization are selected by selecting Substitutions produced that are less conservative than those in Table 1, that is by selecting of residues that are more significant in their effect on maintenance of (a) the structure of the polypeptide backbone in the region of substitution, such as B. as a leaf or helical conformation, (b) the charge or hydrophobicity of the molecule at the target site or (c) the mass of the side chain. The substitutions that are generally expected to be they are the strongest changes will be those in which (a) a hydrophilic group, e.g. As serine or threonine, is substituted for (or by) a hydrophobic radical, z. Leucine, isoleucine, phenylalanine, valine or alanine; (b) a Cysteine or proline is substituted for (or by) any other rest; (c) a moiety having an electropositive side chain, z. As lysine, arginine or histidine, is substituted for (or by) an electronegative radical, e.g. Glutamic acid or aspartic acid; or (d) a remainder with a large one Side chain, z. As phenylalanine, is replaced by (or by) one, the no Side chain has, for. B. glycine.

Allgemeine MethodenGeneral methods

Die meisten der Techniken, die verwendet werden, um Zellen zu transformieren, Vektoren zu konstruieren, Hybridisierung mit einer Sonde zu bewirken, ortsgerichtete Mutagenese durchzuführen und Ähnliches werden im Stand der Technik weit praktiziert. Die meisten Praktiker sind mit den Standardquellmaterialien, die spezifische Bedingungen und Vorgänge beschreiben, vertraut (siehe z. B.The Most of the techniques used to transform cells To construct vectors, to effect hybridization with a probe, To perform site-directed mutagenesis and the like are in the state of Technology widely practiced. Most practitioners are familiar with the standard source materials, describe the specific conditions and processes, familiar (see z. B.

Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press (1989)), hierin durch Bezugnahme einbezogen. Für die zusätzliche Führung werden jedoch die folgenden Absätze dargestellt.Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press (1989)), incorporated herein by reference. For the extra guide however, the following paragraphs will become available shown.

Expression von 2,5-DKG-Reduktase AExpression of 2,5-DKG reductase A

Das vollständige funktionelle Gen wird in einen geeigneten Expressionsvektor ligiert, der einen Promotor und eine Ribosomenbindungsstelle enthält, die in der Wirtszelle operabel ist, in welche die kodierende Sequenz transformiert werden wird. Im gegenwärtigen Stand der Technik sind eine Anzahl an Förder-/Kontrollsystemen und geeigneten prokaryotischen Wirten erhältlich, die für die vorliegende Erfindung angemessen sind. Ähnliche Wirte können sowohl verwendet werden für das Klonieren als auch für die Expression, da Prokaryonten im Allgemeinen für das Klonieren von DNS-Sequenzen bevorzugt werden. Das Verfahren der 2-KLG-Produktion ist am üblichsten mit solchen mikrobiellen Systemen verknüpft. Der E. coli-K12-Stamm 294 (ATCC Nr. 31446) ist besonders als ein Klonierungswirt nützlich. Andere mikrobielle Stämme, die verwendet werden, schließen E. coli-Stämme, wie z. B. E. coli B, E. coli X1776 (ATCC Nr. 31537) und E. coli DH-1 (ATCC Nr. 33489) ein. Für die Expression können die zuvor genannten Stämme ebenso wie E. coli W3110 (F-, λ-, prototrophisch ATCC Nr. 27325), Bazillen wie z. B. Bacillus subtilus und andere Enterobacteriaceae wie z. B. Salmonella typhimurium oder Serratia marcesans und zahlreiche Pseudomonas-Spezies verwendet werden. Eine besonders bevorzugte Gruppe an Wirten schließt jene Kulturen ein, die in der Lage sind, Glucose oder andere allgemein erhältliche Metaboliten von 2,5-DKG umzuwandeln. Beispiele solcher Wirte werden im Allgemeinen innerhalb der Gattungen Acetobacter, Gluconobacter, Acetomonas und Erwinia gefunden. Die Taxonomie und Nomenklatur dieser Gattungen sind dergestalt, dass denselben oder ähnlichen Stämmen manchmal verschiedene Namen gegeben werden. Zum Beispiel wird auf Acetobacter cerinus, in dem Beispiel unten verwendet, auch Bezug genommen als Gluconobacter cerinus. Beispiele bestimmter Wirte schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf Erwinia herbicola ATCC Nr. 21998 (auch in Betracht gezogen als Acetomonas albosesamae im US-Patent Nr. 3,998,697); Acetobacter (Gluconobacter) oxydans Unterart melanozenes, IFO 3292, 3293 ATCC Nr. 9937; Acetobacter (Gluconobacter) cerinus IFO 3263 IFO 3266; Gluconobacter rubiginous, IFO 3244; Acetobacter fragum ATCC Nr. 21409; Acetobacter (Acetomonas) suboxydans Unterart industrious ATCC Nr. 23776.The complete functional gene is ligated into a suitable expression vector containing a promoter and a ribosome binding site operable in the host cell into which the coding sequence will be transformed. A number of delivery / control systems and suitable prokaryotic hosts suitable for the present invention are available in the current state of the art. Similar hosts can be used both for cloning and for expression since prokaryotes are generally preferred for cloning DNA sequences. The process of 2-KLG production is most commonly associated with such microbial systems. E. coli K12 strain 294 (ATCC No. 31446) is particularly useful as a cloning host. Other microbial strains used include E. coli strains, such as E. coli strains. BE coli B, E. coli X1776 (ATCC No. 31537) and E. coli DH-1 (ATCC No. 33489). For expression, the aforementioned strains as well as E. coli W3110 (F-, λ-, prototrophic ATCC No. 27325), bacilli such. B. Bacillus subtilus and other Enterobacteriaceae such. Sal monella typhimurium or Serratia marcesans and numerous Pseudomonas species. A particularly preferred group of hosts includes those cultures capable of converting glucose or other commonly available metabolites of 2,5-DKG. Examples of such hosts are generally found within the genera Acetobacter, Gluconobacter, Acetomonas and Erwinia. The taxonomy and nomenclature of these genera are such that different names are sometimes given to the same or similar tribes. For example, Acetobacter cerinus, used in the example below, is also referred to as Gluconobacter cerinus. Examples of particular hosts include, but are not limited to, Erwinia herbicola ATCC No. 21998 (also contemplated as Acetomonas albosesamae in U.S. Patent No. 3,998,697); Acetobacter (Gluconobacter) oxydans subspecies melanozenes, IFO 3292, 3293 ATCC No. 9937; Acetobacter (Gluconobacter) cerinus IFO 3263 IFO 3266; Gluconobacter rubiginous, IFO 3244; Acetobacter fragum ATCC No. 21409; Acetobacter (Acetomonas) suboxydans subspecies industrious ATCC No. 23776.

Im Allgemeinen werden Plasmidexpressions- oder Klonierungsvektoren oder konjugierende Plasmide, die Replikations- und Kontrollsequenzen enthalten, welche abgeleitet werden aus Spezies, die mit der Wirtszelle verträglich sind, in Verbindung mit diesen Wirten verwendet. Der Vektor trägt gewöhnlicherweise einen Replikationsstartpunkt ebenso wie Markergene, die in der Lage sind, eine phänotypische Selektion transformierter Zellen bereitzustellen. Zum Beispiel wird E. coli typischerweise unter Verwendung von pBR322 transformiert, einem Plasmid, das abgeleitet ist aus einem E. coli-Stamm (Bolivar et al., Gene, 2: 95–113 (1977)). pBR322 enthält Gene für Ampicillin- und Tetracyclin-Resistenz und stellt folglich einfache Mittel bereit für die Identifikation transformierter Zellen. Für die Verwendung bei der Expression muss das pBR322-Plasmid oder ein anderes mikrobielles Plasmid auch Promotoren enthalten, oder es muss modifiziert werden, um Promotoren zu enthalten, welche durch den mikrobiellen Organismus für die Expression seiner eigenen Proteine verwendet werden können. Jene Promotoren, die am gewöhnlichsten bei der rekombinanten DNS-Konstruktion verwendet werden, schließen das β-Lactamase-(Penicillinase)-System und Lactose-Promotor-Systeme (Chang et al., Nature, 275: 617–624 (1978); Itakura et al., Science, 198: 1056–1063 (1977); Goeddel et al., Nature, 281: 544–548 (1979)) und ein Tryptophan(trp)-Promotor-System (Goeddel et al., Nucleic Acids Res., 8: 4057–4074 (1980); EP-Anmeldung Nr. 0 036 776) ein. Während diese die am üblichsten verwendeten sind, wurden auch andere mikrobielle Promotoren entdeckt und verwendet. Details betreffend ihre Nucleotidsequenzen wurden veröffentlicht, was den Fachmann in die Lage versetzt, jene funktionell in operabler Beziehung zu Genen in Transformationsvektoren zu ligieren (Siebenlist et al., Cell, 20: 269–281 (1980)).in the Generally, plasmid expression or cloning vectors will be used or conjugating plasmids, the replication and control sequences which are derived from species that interact with the host cell compatible are used in conjunction with these hosts. The vector usually carries an origin of replication as well as marker genes that are capable are, a phenotypic To provide selection of transformed cells. For example, will E. coli typically transformed using pBR322, a plasmid derived from an E. coli strain (Bolivar et al., Gene, 2: 95-113 (1977)). contains pBR322 Genes for Ampicillin and Tetracycline resistance and thus provides simple means for identification transformed cells. For the use in the expression must be the pBR322 plasmid or a other microbial plasmid also contain promoters, or it must be modified to contain promoters which the microbial organism for the expression of its own proteins can be used. Those Promoters, the most common used in recombinant DNA construction include the β-lactamase (penicillinase) system and lactose promoter systems (Chang et al., Nature, 275: 617-624 (1978); Itakura et al., Science, 198: 1056-1063 (1977); Goeddel et al., Nature, 281: 544-548 (1979)) and a tryptophan (trp) promoter system (Goeddel et al., Nucleic Acids Res., 8: 4057-4074 (1980); EP Application No. 0 036 776). While these are the most common Other microbial promoters have been discovered and used. Details regarding their nucleotide sequences were released, which enables the skilled person, those functional in operable To ligate relationship to genes in transformation vectors (Siebenlist et al., Cell, 20: 269-281 (1980)).

Durch geeignetes Spalten und Ligieren können DNS-Sequenzen, die 2,5-DKG-Reduktase A und B kodieren, in den zuvor genannten Vektoren eingeschlossen werden, die, wie oben ausgeführt, zubereitet wurden. Jegliche unnötigen oder hemmenden Sequenzen können zerstört werden und das prokaryotische Enzym kann dann aufgereinigt werden; oder die intakten oder gebrochenen Zellen werden direkt als Katalysatoren verwendet. Alternativ kann der Wirt gewählt werden, so dass er, wenn er einmal transformiert ist, in der Lage ist, die gesamte Umsetzung von Glucose oder einem anderen geeigneten Metaboliten zu dem gewünschten 2-KLG-Produkt zu bewirken.By suitable cleavage and ligation may be DNA sequences, the 2,5-DKG reductase A and B encode, included in the aforementioned vectors which, as stated above, were prepared. Any unnecessary or inhibitory sequences destroyed and the prokaryotic enzyme can then be purified; or the intact or broken cells are used directly as catalysts used. Alternatively, the host can be chosen so that he, if Once transformed, it is capable of the entire implementation from glucose or other suitable metabolite to the desired 2-KLG product to effect.

Sowohl die Wildtyp-Plasmid-DNS', die mutierte Plasmid-DNS für 2,5-DKG-Reduktase A als auch die mutierte Plasmid-DNS für 2,5-DKG-Reduktase B werden in einen Wirt für die Enzymexpression transfiziert. Die rekombinanten Wirtszellen werden unter Bedingungen kultiviert, welche die Enzymexpression begünstigen. Allgemein wird Selektionsdruck bereitgestellt durch die Anwesenheit eines Antibiotikums. Die Resistenz gegen das Antibiotikum wird durch den Vektor kodiert.Either the wild-type plasmid DNA ', the mutated plasmid DNA for 2,5-DKG reductase A as well as the mutated plasmid DNA for 2,5-DKG reductase B become a host for transfected the enzyme expression. The recombinant host cells are cultured under conditions involving enzyme expression favor. Generally, selection pressure is provided by the presence an antibiotic. Resistance to the antibiotic is through encodes the vector.

Vektorkonstruktion für die Mutagenesevector construction for the mutagenesis

Anderson et al. beschrieben die Konstruktion des Plasmids ptrpl-35 im US-Patent 5,008,193, hierin eingeschlossen durch Bezugnahme, welches das klonierte 2,5-DKG-Reduktase-A-Gen unter der Kontrolle des E. coli-trp-Promotors enthält (1). Ein Derivat dieses Plasmids wird konstruiert mit einigen geringeren Modifikationen, um die Konstruktion und Charakterisierung mutierter Formen der 2,5-DKG-Reduktase A zu erleichtern. Diese Modifikationen werden unten beschrieben. Das endgültige Plasmidkonstrukt wird pSStac.DKGR.AAA genannt und ist in 2 gezeigt.Anderson et al. described the construction of plasmid ptrpl-35 in U.S. Patent 5,008,193, incorporated herein by reference, which contains the cloned 2,5-DKG reductase A gene under the control of the E. coli trp promoter ( 1 ). A derivative of this plasmid is constructed with a few minor modifications to facilitate the construction and characterization of mutant forms of 2,5-DKG reductase A. These modifications are described below. The final plasmid construct is called pSStac.DKGR.AAA and is in 2 shown.

  • A) Das Strukturgen für die 2,5-DKG-Reduktase A wird mutiert, um drei neue Restriktionsenzymstellen einzuschließen, um weitere Mutagenesestudien zu erleichtern. Diese drei Stellen sind "stumm", das heißt die Aminosäuresequenz des resultierenden DKGR-A-Proteins bleibt unverändert.A) The structural gene for the 2,5-DKG reductase A is mutated to include three new restriction enzyme sites facilitate further mutagenesis studies. These three sites are "silent," that is, the amino acid sequence of the resulting DKGR-A protein remains unchanged.
  • B) Der Promotor in pSStac.DKGR.AAA ist der tac-II-Promotor, beschrieben durch de Boer et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80: 21–25 (1983)) anstelle des trp-Prompotors, der in ptrpl-35 gefunden wird. Dies ist eine modifizierte Version des trp-Promotors, der die Bindungsstelle für den lac-Repressor enthält, was die Expression des Gens ermöglicht, das ist in Zellen zu regulieren, die den lac-Repressor exprimieren.B) The promoter in pSStac.DKGR.AAA is the tac II promoter described by de Boer et al. (Proc Natl Acad Sci., USA, 80: 21-25 (1983)) instead of the trp prompotor found in ptrpl-35. this is a modified version of the trp promoter containing the binding site for the lac repressor, allowing the expression of the gene to be regulated in cells expressing the lac repressor.
  • C) Das Plasmid wird weiterhin modifiziert, um den Replikationsstartpunkt des einzelsträngigen filamentösen Phagen f1 zu enthalten. Die Verwendung dieser DNS-Sequenz in Plasmiden ist im Stand der Technik wohl bekannt, um eine einzelsträngige Form des Plasmids zu erzeugen, für das Sequenzieren und die Mutagenese.C) The plasmid is further modified to the origin of replication of the single-stranded filamentous To contain phage f1. The use of this DNA sequence in plasmids is well known in the art to be a single-stranded form of the plasmid, for sequencing and mutagenesis.

Um 2,5-DKG-Reduktasen und -Mutanten zu erzeugen, wurden zwei zusätzliche Plasmide konstruiert: ptrpl-35.A und ptrpl-35.B (3), welche die Strukturgene für die 2,5-DKG-Reduktase-Varianten A bzw. B hinter dem E. coli-trp-Promotor in einem von pBR322 abgeleiteten Vektor exprimieren. Der Startpunkt für diese Plasmidkonstrukte war ptrpl-35, beschrieben im US-Patent Nr. 5,008,193.To generate 2,5-DKG reductases and mutants, two additional plasmids were constructed: ptrpl-35.A and ptrpl-35.B ( 3 ) which express the structural genes for the 2,5-DKG reductase variants A and B, respectively, behind the E. coli trp promoter in a pBR322 -derived vector. The starting point for these plasmid constructs was ptrpl-35 described in U.S. Patent No. 5,008,193.

Beim Zubereiten der Gene für DKG-Reduktase A und B für die Expression wurden eine Reihe an Modifikationen der Wildtyp kodierenden Sequenzen dieser Gene erzeugt. Das Wildtyp-DKG-Reduktase-A-Gen-Plasmid in ptrpl-35 hat eine EcoRI-Stelle unmittelbar stromaufwärts des Start-Methionins; eine KpnI-Stelle wurde unmittelbar nach dem Stoppcodon eingeführt, um zu ermöglichen, dass das gesamte Strukturgen in einer EcoRI-KpnI-Verdauung ausgeschnitten wird. Ähnlich wurden EcoRI- und KpnI-Stellen unmittelbar stromaufwärts und stromabwärts des Wildtyp-DKG-Reduktase-B-Gens eingeführt, um zu ermöglichen, dass das B-Gen in demselben Vektor platziert wird wie das A-Gen.At the Prepare the genes for DKG Reductase A and B for The expression has been a series of modifications of wild-type coding Generated sequences of these genes. The wild-type DKG reductase A gene plasmid in ptrpl-35 has an EcoRI site immediately upstream of the Start-methionine; a KpnI site became immediately after the stop codon introduced, to enable that the entire structural gene is excised in an EcoRI-KpnI digestion becomes. Similar were EcoRI and KpnI sites immediately upstream and downstream of the wild-type DKG reductase B gene to enable that the B gene is placed in the same vector as the A gene.

Das Wildtyp-DKG-Reduktase-A-Gen wurde modifiziert, um neue XbaI- und ApaI-Stellen einzuführen, gemeinsam mit flankierenden EcoRI- und KpnI-Stellen, wodurch das Gen in drei Segmente unterteilt wird, jedes ungefähr ein Drittel der Gesamtlänge lang. Die XbaI- und ApaI-Stellen in dem A-Gen sind "stumm", das heißt sie ändern die Aminosäuresequenz des kodierten Proteins nicht. Dieselben beiden XbaI- und ApaI-Stellen wurden in die analogen Positionen des DKG-Reduktase-B-Gens eingeführt. Die erste der beiden Stellen, XbaI, ist in dem B-Gen stumm und ändert die Aminosäuresequenz des B-Gens nicht. Es war jedoch nicht möglich, die zweite der beiden Stellen (ApaI) in die B-Sequenz eimuführen, ohne die Aminosäuresequenz zu ändern. Eine Sequenzvariation wurde deswegen eingeführt, um die ApaI-Stelle zu begleiten: Serin 189 von DKG-Reduktase B wurde zu Glycin (die Aminosäure, die in der analogen Position des A-Gens gefunden wird) während der Schaffung der ApaI-Stelle mutiert.The Wild-type DKG reductase A gene was modified to yield new XbaI and Introduce ApaI sites, in common with flanking EcoRI and KpnI sites, causing the gene in three Segments, each about one third of the total length. The XbaI and ApaI sites in the A gene are "silent," that is, they change the amino acid sequence of the encoded protein. The same two XbaI and ApaI sites were introduced into the analogous positions of the DKG reductase B gene. The first of the two sites, XbaI, is silent in the B gene and changes the amino acid sequence not the B gene. It was not possible, however, the second of the two Insert sites (ApaI) into the B sequence without changing the amino acid sequence to change. Sequence variation was therefore introduced to increase the ApaI site Serine 189 of DKG reductase B was added to glycine (the amino acid, the is found in the analogous position of the A gene) during the Creation of the ApaI site mutated.

Das Plasmid ptrpl-35 wurde mit EcoRI und HindIII verdaut, um ein – 1690 by großes Fragment zu erzeugen, das das Strukturgen für DKG-Reduktase A und stromabwärts eine Sequenz enthält, die aufgereinigt wird durch Acrylamidgelelektrophorese und die in EcoRI und HindIII verdaute M13mp19-Vektor-DNS ligiert wird. Ligierungsreaktionen wurden in Zellen von E. coli-Stamm-JM101-Zellen transformiert; und die geeigneten Rekombinanten wurden durch Restriktionskartierung rekombinanter Phagen-RF-Zubereitungen identifiziert. Der rekombinante Phage (M19mp19.EcoR1/HindIII.DKGRA) wurde als eine Matrizenzubereitung (einzelsträngige Form) für Mutagenesereaktionen in großem Maßstab zubereitet.The Plasmid ptrpl-35 was digested with EcoRI and HindIII to give - 1690 bp great Fragment to produce the structural gene for DKG reductase A and downstream one Contains sequence, which is purified by acrylamide gel electrophoresis and the in EcoRI and HindIII digested M13mp19 vector DNA is ligated. ligation were transformed into cells of E. coli strain JM101 cells; and the appropriate recombinants were prepared by restriction mapping recombinant phage RF preparations identified. The recombinant Phage (M19mp19.EcoR1 / HindIII.DKGRA) was used as a template preparation (single Form) for Mutagenesis reactions in large scale prepared.

Der Startpunkt für Plasmide, die das Wildtyp-DKGR-B-Gen enthalten, ist das Plasmid pCBR13, wie beschrieben (Grindley et al., Applied and Environmental Microbiology, 54: 1770–1775 (1988)), hierin durch Bezugnahme eingeschlossen. Das Plasmid pCBR13 wurde mit EcoR1 und BamH1 verdaut, um ein 2000 by großes Fragment zu erzeugen, das durch Acrylamidgelelektrophorese aufgereinigt wurde und in EcoR1 und BamH1 verdauten M13mp19 ligiert wurde, um den rekombinanten Phagen (M13mp19.R1/BamH1.DKGRB) zu erzeugen. Der rekombinante Phage (M13mp19.R1/BamH1.DKGRB) wurde als eine Matrizenzubereitung (einzelsträngige Form) für Mutagenesereaktionen im großen Maßstab zubereitet.Of the Starting point for Plasmids containing the wild type DKGR-B gene is the plasmid pCBR13 as described (Grindley et al., Applied and Environmental Microbiology, 54: 1770-1775 (1988)), incorporated herein by reference. The plasmid pCBR13 was digested with EcoR1 and BamH1 to a 2000 bp fragment which was purified by acrylamide gel electrophoresis and EcoR1 and BamH1 digested M13mp19 was ligated to the recombinant Phage (M13mp19.R1 / BamH1.DKGRB). The recombinant phage (M13mp19.R1 / BamH1.DKGRB) was used as a template preparation (single-stranded form) for mutagenesis reactions in the large scale prepared.

Die Mutagenesereaktionen waren wie folgt. Oligonucleotidprimer wurden gestaltet, um neue Restriktionsstellen in die Wildtyp-DKGR-A- und B-Gene einzufügen: Für DKGR A: XbaI, ApaI und KpnI wurden eingeführt; für DKGR B: EcoRI-, ApaI-, XbaI- und KpnI-Stellen wurden eingeführt. (Die Oligonucleotide, die verwendet wurden, um diese Restriktionsstellen einzuführen, waren die folgenden:The Mutagenesis reactions were as follows. Oligonucleotide primers were designed to create new restriction sites in the wild-type DKGR-A and Insert B-genes: For DKGR A: XbaI, ApaI and KpnI were introduced; for DKGR B: EcoRI, ApaI, XbaI and KpnI sites have been introduced. (The oligonucleotides used to identify these restriction sites introduce, were the following:

Figure 00150001
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Mutagenesereaktionen geschahen durch das "Zwei-Primer"-Verfahren, wie beschrieben durch Carter, Methods Enzymol., 154: 382 (1987), hierin durch Bezugnahme eingeschlossen. Mutagene Oligonucleotide wurden verdünnt auf 10 OD260-Einheiten pro ml. Eine Kinasereaktion wurde wie folgt durchgeführt: 2 μl Primer, 2 μl 10x Kinasepuffer, 1 μl 100 mM DTT, 13,5 μl doppelt destilliertes und entmineralisiertes H2O und 0,5 μl Kinase (4 Einheiten/μl, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts) für 30 Minuten bei 37 °C. Die Kinase wurde dann durch Inkubation bei 70 °C für 15 Minuten hitzeinaktiviert und die Reaktion wurde auf 5 μM Primerkonzentration angepasst. Annealing-Reaktionen wurden angesetzt, die 5 μl jedes geeigneten Primers in einer Konzentration von 5 μM, 5 μl ähnlich kinase-verdauten "Stromaufwärts"-Primer (ein sequenzfierendes 18-mer, das komplementär ist, um unmittelbar stromaufwärts der M13-Polylinkerklonierstelle (5'-TTC CCA GTC ACG ACG TTG-3' (SEQ ID NO: 11), 3 μg Matrize, 2,5 μl 10x RB-Puffer in einem Endvolumen von 25 μl enthielten und Doppelstränge wurden bei Erhitzen auf 75 °C in einem Heizblock für 3 Minuten gebildet, dann wurde es ermöglicht, auf 25 °C auf der Laborbank abzukühlen. Verlängerungen wurden durchgeführt durch die Zugabe von 2 μl 2,0 mM dATP, dCTP, dGTP und dTTP; plus 1 μl Ligase (6 Weiss-Einheiten/μl, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts), 1 μl Klenow-Fragment von E. coli-DNS-Polymerase (5 Einheiten/μl, großes Fragment von DNS-Polymerase I, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts), 5 μl 5x Ligasepuffer, 2 μl 10 mM rATP und H2O auf ein Gesamtvolumen von 50 μl. Die Verlängerung wurde bei 25 °C für 4 Stunden durchgeführt. 5 μl der Verlängerungsreaktion wurden in CaCl2-kompetente MutL-E. coli-Zellen transformiert. Einzelplaques wurden in einer 96-Well-Mikrotiterplatte angeordnet, wachsen gelassen bei 37 °C, auf einen Rasen von Zellen aus E. coli-Stamm JM101 gestempelt und wiederum bei 37 °C wachsen gelassen. Von jeder Platte wurden mehrfache Nitrozellulosefilterabnahmen gemacht und mit 32P-radiomarkierten mutagenen Oligonucleotiden sondiert. Die Bedingungen waren wie folgt: Hybridisierung für eine Stunde bei 37 °C, Waschen mit 6xSSC bei 37 °C, dann mit TMACI-Waschlösung (3M Tetramethylammoniumchlorid, 50 mM Tris, pH 8,0, 2 mM EDTA und 0,1 % SDS bei 65 und 68 °C). Einzelne mutmaßliche Rekombinanten, die mit allen der geeigneten Olibonucleotide hybridisierten, wurden in einer einzelsträngigen Form zubereitet und sequenziert, um zu bestätigen, dass alle richtigen Stellen vorhanden waren und dass keine Sekundärmutationen eingeführt worden waren. Die demzufolge identifizierten mutierten Phagen wurden genannt:Mutagenesis reactions were by the "two-primer" method as described by Carter, Methods Enzymol., 154: 382 (1987), incorporated herein by reference. Mutagenic oligonucleotides were diluted to 10 OD 260 units per ml. A kinase reaction was performed as follows: 2 μl primer, 2 μl 10x kinase buffer, 1 μl 100 mM DTT, 13.5 μl double-distilled and demineralized H 2 O and 0.5 μl kinase (4 units / μl, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts) for 30 minutes at 37 ° C. The kinase was then heat-inactivated by incubation at 70 ° C for 15 minutes and the reaction was adjusted to 5 μM primer concentration. Annealing reactions were set up containing 5 μL of each appropriate primer at a concentration of 5 μM, 5 μL of similar kinase-digested "upstream" primer (a 18-mer sequencing-type complement complementary just upstream of the M13 polylinker cloning site (5 '-TTC CCA GTC ACG ACG TTG-3' (SEQ ID NO: 11), 3μg template, 2.5μl 10x RB buffer in a final volume of 25μl and duplicate strands were heated to 75 ° C in a heating block 3 minutes, it was allowed to cool to 25 ° C on the laboratory bench, extensions were made by the addition of 2 μl of 2.0 mM dATP, dCTP, dGTP and dTTP plus 1 μl of ligase (6 units / ml). μl, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts), 1 μl of Klenow fragment of E. coli DNA polymerase (5 units / μl, large fragment of DNA polymerase I, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts), 5 μl 5x ligase buffer, 2 ul of 10 mM rATP, and H 2 O to a total volume of 50 ul. The ET ngerung was carried out at 25 ° C for 4 hours. 5 μl of the extension reaction was transformed into CaCl 2 -competent MutL-E. coli cells. Single plaques were placed in a 96-well microtiter plate, grown at 37 ° C, stamped on a lawn of cells from E. coli strain JM101 and grown again at 37 ° C. Multiple slices of nitrocellulose filters were taken from each plate and probed with 32 P radiolabelled mutagenic oligonucleotides. The conditions were as follows: hybridization for one hour at 37 ° C, washing with 6xSSC at 37 ° C, then with TMACI wash solution (3M tetramethylammonium chloride, 50mM Tris, pH 8.0, 2mM EDTA and 0.1% SDS at 65 and 68 ° C). Single putative recombinants that hybridized to all of the appropriate olibonucleotides were prepared in a single-stranded form and sequenced to confirm that all proper sites were present and that no secondary mutations had been introduced. The mutated phage identified as a result were named:

Figure 00160001
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Die mutierten Gene wurden von dem Phagen zurück in den ptrpl-35-Vektor für die Expression unterkloniert. Die Matrize von M13mp19.R1/HindIII.DKGR.AAA wurde mit dem Klenow-Fragment von E. coli-DNS-Polymerase (5 Einheiten/μl, großes Fragment der DNS-Polymerase I, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts) unter Verwendung aller vier dNTPs "aufgefüllt", um eine doppelsträngige Form in der folgenden Reaktion zu erzeugen: 25 μl Matrize, 5 μl 10x Nick-DNS-Neusynthese-Puffer, 3 μl 10 mM dATP, dCTP, dGTP, dTTP, 10 μl M13-komplementärer "Stromaufwärts"-Primer (5'-TTC CCA GTC ACG ACG TTG-3') in einem Gesamtvolumen von 52 μl. Die Reaktionen wurden langsam der Doppelstrangbildung in einem Heizblock wie zuvor unterzogen, gestartet durch die Zugabe von 1 μl E. coli-DNS-Polymerase-Klenow-Fragment (5 Einheiten/μl, großes Fragment von DNS-Polymerase I, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts) und für 30 Minuten bei 25 °C verlängert. Die Reaktionsmischung wurde dann mit EcoRI und HindIII verdaut und das resultierende 1690 by lange Fragment wurde aufgereinigt und in ptrpl-35 subkloniert, das mit EcoRI und HindIII verdaut worden war, um das Plasmid ptrpl-35.DKGR.A zu erzeugen. Für das DKGR B-Konstrukt wurde die Matrize M 13mp 19.EcoRI/BamH1.DKGR.BBB ähnlich aufgefüllt, verdaut mit EcoRI und KpnI und dieses – 843 by große Fragment wurde durch Acrylamidgelelektrophorese aufgereinigt. Dieses Fragment wurde dann in EcoRI/KpnI verdauten ptrpl-35.A kloniert (wodurch das mutierte DKGR A-Gen ersetzt wurde, jedoch die stromabwärts gelegenen DKGR A-Sequenzen von KpnI bis HindIII beibehalten wurden). Dieses Plasmid wird bezeichnet als ptrpl-35.DKGR.B:S189G.The mutant genes were subcloned from the phage back into the ptrpl-35 vector for expression. The template of M13mp19.R1 / HindIII.DKGR.AAA was used with the Klenow fragment of E. coli DNA polymerase (5 units / μl, large fragment of DNA polymerase I, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts) all four dNTPs were "filled in" to produce a double-stranded form in the following reaction: 25 μl template, 5 μl 10x nick dns re-synthesis buffer, 3 μl 10 mM dATP, dCTP, dGTP, dTTP, 10 μl M13 complementary "Upstream" primer (5'-TTC CCA GTC ACG ACG TTG-3 ') in a total volume of 52 μl. The reactions were slowly subjected to double stranding in a heating block as before, initiated by the addition of 1 μl of E. coli DNA polymerase Klenow fragment (5 units / μl, large fragment of DNA polymerase I, New England Biolabs, Beverly , Massachusetts) and extended for 30 minutes at 25 ° C. The reaction mixture was then digested with EcoRI and HindIII and the resulting 1690 bp fragment was purified and subcloned into ptrpl-35 which had been digested with EcoRI and HindIII to produce the plasmid ptrpl-35.DKGR.A. For the DKGR B construct, the template M13mp 19.EcoRI / BamH1.DKGR.BBB was similarly filled in, digested with EcoRI and KpnI, and this - 843 bp fragment was purified by acrylamide gel electrophoresis. This fragment was then in EcoRI / KpnI digested cloned ptrpl-35.A (replacing the mutated DKGR A gene but retaining the downstream DKGR A sequences from KpnI to HindIII). This plasmid is referred to as ptrpl-35.DKGR.B: S189G.

Das DKGR B-Expressionskonstrukt ptrpl-35.DKGR.B:S189G wurde als ein Ausgangspunkt verwendet, um ein Plasmid zu konstruieren, das Wildtyp-DKGR B exprimiert, mit dem passenden Codon für Serin an Position 189. Dieses wurde wie folgt durchgeführt: ptrpl-35.B:S189G wurde mit NcoI und XhoI verdaut, um ungefähr die inneren ⁓2/3 (⁓700 bp) der kodierenden Sequenz zu entfernen, wobei diese Region die eingeführten XbaI- und ApaI-Stellen ebenso einschließt wie die Mutation von Serin zu Glycin an der Aminosäure 189. Diese Region wurde ersetzt durch die Wildtyp-Gensequenz von NcoI bis XhoI aus pCBR13. Das Endkonstrukt wird bezeichnet als ptrpl-35.DKGR.B.The DKGR B expression construct ptrpl-35.DKGR.B: S189G was used as a Starting point used to construct a plasmid containing wild-type DKGR B, with the appropriate codon for serine at position 189. This was carried out as follows: ptrpl-35.B: S189G was digested with NcoI and XhoI to approximately the inner ⁓2 / 3 (⁓700 bp) of the coding sequence, these being Region the introduced XbaI and ApaI sites as well as the mutation of serine to glycine at the amino acid 189. This region has been replaced by the wild-type gene sequence of NcoI to XhoI from pCBR13. The final construct is designated ptrpl-35.DKGR.B.

Um Protein der 2,5-DKG-Reduktase A und B für die Charakterisierung zu erzeugen, wurden die Plasmide ptrpl-35.A und ptrpl-35.B gemeinsam mit pBR322-Kontrollplasmid in den E. coli-Stamm HB101 durch ein CaCl2-Verfahren eingeführt und auf LB-Altarplatten selektiert, die Ampicillin und Tetracyclin enthielten. Man ließ 5 ml Kulturen bis zur Sättigung über Nacht in LB plus Ampicillin plus Tetracyclin bei 37 °C unter Schütteln wachsen. Zellen wurden wieder gewonnen durch Zentrifugation und Aliquoten wurden durch SDS-PAGE-Gelelektrophorese analysiert. Keine neuen Banden wurden weder in dem Molekulargewichtsbereich von 30.000, der für 2,5-DKG-Reduktase in diesen Zelllysaten erwartet wird, beobachtet, noch in ähnlichen Experimenten mit E. coli-Stamm MM294. Zelllysate wurden auf 2,5-DKG-Reduktase-Aktivität untersucht und keine Aktivität wurde in diesen Lysaten über dem pBR322-Lysathintergrund beobachtet.To generate 2.5-DKG reductase A and B protein for characterization, plasmids ptrpl-35.A and ptrpl-35.B were co-incubated with pBR322 control plasmid into E. coli strain HB101 by CaCl 2 Procedure and selected on LB altar plates containing ampicillin and tetracycline. Five ml cultures were grown to saturation overnight in LB plus ampicillin plus tetracycline at 37 ° C with shaking. Cells were recovered by centrifugation and aliquots were analyzed by SDS-PAGE gel electrophoresis. No new bands were observed either in the molecular weight range of 30,000 expected for 2,5-DKG reductase in these cell lysates, nor in similar experiments with E. coli strain MM294. Cell lysates were assayed for 2,5-DKG reductase activity and no activity was observed in these lysates over the pBR322 lysate background.

Wenn diese Plasmide ähnlich in Acetobacter cerinus-Stamm (IFO 3263) eingeführt, bei 28 °C wachsen gelassen und auf Expression durch SDS-PAGE-Elektrophorese kontrolliert wurden, wurden hervortretende neue Banden in dem Bereich von 30.000 Dalton bei den ptrpl-35.A- und ptrpl-35.B-Lysaten beobachtet. Untersuchungen der Acetobacter cerinus-Zelllysate auf die 2,5-DKG reduzierende Aktivität zeigten auch eine gesteigerte Aktivität über dem pBR322-Hintergrund.If similar to these plasmids introduced into Acetobacter cerinus strain (IFO 3263), grown at 28 ° C and were controlled for expression by SDS-PAGE electrophoresis, were emerging new bands in the range of 30,000 daltons observed in the ptrpl-35.A and ptrpl-35.B lysates. Investigations of Acetobacter cerinus cell lysates showed 2.5-DKG reducing activity also an increased activity over the pBR322 background.

Ortsgerichtete MutageneseSite-directed mutagenesis

Die DNS-Sequenz, die 2,5-DKG-Reduktase A oder 2,5-DKG-Reduktase B kodiert, wird ortsgerichteter Mutagenese unterzogen, um Nucleotide zu ersetzen, die ausgewählte Aminosäuren an den vorbestimmten Positionen in der Sequenz kodieren.The DNA sequence encoding 2,5-DKG reductase A or 2,5-DKG reductase B, is subjected to site-directed mutagenesis to replace nucleotides, the selected one amino acids encode at the predetermined positions in the sequence.

Das bevorzugte Vorgehen für ortsgerichtete Mutagenese, wo nur ein einzelnes Basenpaar verändert werden muss, wird durchgeführt durch Klonieren der DNS-Sequenz, die das Wildtypenzym enthält, in ein rekombinantes Plasmid, das einen Replikationsstartpunkt enthält, abgeleitet von einem einzelsträngigen Bakteriophagen. Dann wird ein geeigneter Primer verwendet, um ein Nucleotid an einer identifizierten Position umzuwandeln. Ein synthetischer Oligonucleotidprimer, der, mit Ausnahme in den Gebieten von begrenzten fehlenden Übereinstimmungen, komplementär ist zu der gewünschten Sequenz, wird als ein Primer bei der Synthese eines Strangs verwendet, der komplementär ist zu der einzelsträngigen Sequenz der Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase A oder der 2,5-DKG-Reduktase B in dem Plasmidvektor. Die resultierende doppelsträngige DNS wird in ein Wirtsbakterium transformiert. Konturen der transformierten Bakterien werden auf Agarplatten ausplattiert, wodurch Koloniebildung aus einzelnen Zellen ermöglicht wird, die das Plasmid enthalten. Theoretisch werden 50 % der Kolonien aus Plasmid bestehen, das die mutierte Form enthält; 50 % werden die Ausgangssequenz haben. Die Kolonien werden mit radiomarkiertem synthetischen Primer unter stringenten Bedingungen hybridisiert, die eine Hybridisierung nur mit dem mutierten Plasmid erlauben, das eine perfekte Übereinstimmung mit der Sonde bilden wird. Hybridisierende Kolonien werden dann gepickt und kultiviert und die mutierte Plasmid-DNS wird wiedergewonnen.The preferred procedure for Site-directed mutagenesis where only a single base pair is altered must be done by cloning the DNA sequence containing the wild-type enzyme into recombinant plasmid containing an origin of replication from a single-stranded one Bacteriophages. Then a suitable primer is used to To transform nucleotide at an identified position. A synthetic one Oligonucleotide primer which, except in the areas of limited missing matches, complementary is to the desired Sequence, is used as a primer in the synthesis of a strand, the complementary is to the single-stranded Sequence of wild-type 2,5-DKG reductase A or 2,5-DKG reductase B in the plasmid vector. The resulting double-stranded DNA is transformed into a host bacterium. Contours of the transformed Bacteria are plated on agar plates, causing colony formation made possible by single cells which contains the plasmid. Theoretically, 50% of the colonies become consist of plasmid containing the mutated form; 50% will be the starting sequence to have. The colonies are labeled with radiolabeled synthetic primer hybridized under stringent conditions, the hybridization only with the mutant plasmid allow that a perfect match will form with the probe. Hybridizing colonies then become picked and cultured and the mutated plasmid DNA is recovered.

Nachfolgende ortsgerichtete Mutagenese kann verwendet werden, um zusätzliche Nucleotide in irgendeiner Mutante zu ändern. Alternativ können Mutanten mit mehr als einem veränderten Nucleotid konstruiert werden unter Verwendung von Techniken, mit denen Praktiker vertraut sind, wie z. B. der Isolation von Restriktionsfragmenten und dem Ligieren solcher Fragmente in einen Expressionsvektor (siehe z. B. Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press (1989)).subsequent Site-directed mutagenesis can be used to additional To change nucleotides in any mutant. Alternatively, mutants with more than one changed Nucleotide can be constructed using techniques with which practitioners are familiar with, such as B. the isolation of restriction fragments and ligating such fragments into an expression vector (see z. Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press (1989)).

Auswahl von Stellen für die Mutagenese von Mutanten für das Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase-A-GenSelection of sites for mutagenesis of mutants for the wild type 2,5 DKG reductase A gene

Entscheidend bei der Auswahl von Mutagenesestellen ist die Vorhersage einer Sekundär- und Tertiärstruktur des Wildtypenzyms. Die Vorhersagen der Sekundärstruktur werden auf einem der folgenden Wege durchgeführt. Zuerst werden die Sequenzen der 2,5-DKG-Reduktasen A und B und die von fünf anderen homologen Enzymen (Prostaglandin-F-Synthase, Rinderlinsen- und Rattenlinsen-Aldosereduktase, menschliche Leberaldehydreduktase und ρ-Kristallin aus Froschaugenlinsen) angeordnet, um eine Anzahl konservierter Reste aufzudecken. Als zweites werden die Sequenzen einer Reihe an Strukturvorhersagealgorithmen unterzogen (Chou und Fasman, Adv. Enzymol., 47: 45–148 (1978); Garnier et al., J. Mol. Biol., 120: 97–120 (1978); Wilmot und Thornton, J. Mol. Biol., 203: 221–232 (1988); Karphus und Schulz, Naturwissenschaften, 72: 212–214 (1985); Eisenberg et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81: 140–144 (1984); Rose und Roy, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77: 4643–4647 (1980)), die im Stand der Technik wohl bekannt sind. Diese Vorhersagen werden gesammelt und miteinander verglichen, um ein grobes Modell der Sekundärstruktur des Enzyms als eine achtsträngige α/β-Tonne abzuleiten ("algorithmisches Modell"). Diese Sekundärstrukturvorhersage steht in Übereinstimmung mit den kürzlich gelösten Sekundärstrukturen von homologen Enzymen, die die Faltung einer achtsträngigen α/β-Tonne haben (Rondeau et al., Nature, 355: 469–472 81992); Wilson et al., Science, 257: 81–84 (1992)).Crucial in the selection of mutagenesis sites is the prediction of a secondary and tertiary structure of the wild-type enzyme. The predictions of the secondary structure are done in one of the following ways carried out. First, the sequences of 2,5-DKG reductases A and B and those of five other homologous enzymes (prostaglandin F synthase, bovine lens and rat lens aldose reductase, human liver aldehyde reductase, and ρ-crystallin from frog-eye lenses) are arrayed to a number to uncover preserved remains. Second, the sequences undergo a series of structural prediction algorithms (Chou and Fasman, Adv. Enzymol., 47: 45-148 (1978); Garnier et al., J. Mol. Biol., 120: 97-120 (1978); Biol., 203: 221-232 (1988); Karphus and Schulz, Naturwissenschaften, 72: 212-214 (1985); Eisenberg et al., Proc Natl. Acad Sci. 81: 140-144 (1984); Rose and Roy, Proc Natl Acad Sci., USA, 77: 4643-4647 (1980)), which are well known in the art. These predictions are collected and compared with each other to derive a rough model of the secondary structure of the enzyme as an eight-stranded α / β-barrel ("algorithmic model"). This secondary structure prediction is in agreement with the recently resolved secondary structures of homologous enzymes that fold an eight-stranded α / β-barrel (Rondeau et al., Nature, 355: 469-472 81992); Wilson et al., Science, 257: 81-84 (1992)).

Die Tonnenstruktur ist aus zwei Bestandteilen zusammengesetzt. Der erste Bestandteil ist ein Kern aus acht verdrehten parallelen Beta-Strängen, die eng aneinander zu einer Tonne angeordnet sind, ähnlich Fassdauben. Diese Tonnenstruktur umgibt ein zweiter Bestandteil von acht Alpha-Helices, die mit den Beta-Strängen durch Schleifen unterschiedlicher Längen verbunden sind. Diese achtsträngige α/β-Tonnenstruktur wird die Triosephosphatisomerase-(TIM)-Tonne genannt nach dem Enzym, für welches diese Struktur zuerst beobachtet wurde. Das Faltmuster der α/β-Tonne wird in 17 Enzymen gefunden, deren Kristallstrukturen bekannt sind. In der Tat sind ungefähr 10 % der bekannten Enzymstrukturen α/β-Tonnen (Faber und Petsko, TIBS, 15: 228–234 81990)). Die 17 bekannten α/β-Tonnenenzyme haben einen gemeinsamen α/β-Tonnenkern; diese Substrat- und Cofaktorspezifität kommt von den variablen Schleifen, die die Beta-Stränge und Alpha-Helices verbindet.The Barrel structure is composed of two components. The first Component is a core of eight twisted parallel beta strands, the are arranged close to each other to a ton, similar Fassdauben. This barrel structure A second component of eight alpha helices surrounds with the Beta strands are connected by grinding different lengths. These eight-stranded α / β barrel structure is called the triosephosphate isomerase (TIM) -tun after the enzyme, For which this structure was first observed. The folding pattern of the α / β barrel becomes found in 17 enzymes whose crystal structures are known. In indeed, that's about 10% of the known enzyme structures α / β-tons (Faber and Petsko, TIBS, 15: 228-234 81990)). The 17 known α / β-tons enzymes have a common α / β barrel core; this substrate and cofactor specificity comes from the variable loops, the beta strands and Alpha-Helices connects.

Ein vorhergesagtes Sekundärstrukturmodell für die 2,5-DKG-Reduktase A, basierend auf dem algorithmischen Modell (siehe oben), wird schematisch in 4 gezeigt (SEQ ID NO: 1), wo Beta-Stränge durch Pfeile dargestellt werden und die Alpha-Helices als Zylinder gezeigt sind. Bereiche der Polypeptidkette, die die vorhergesagten Elemente der Sekundärstruktur verknüpfen, sind gekennzeichnet als von undefinierter Struktur seiend. Es gibt N- und C-terminale Verlängerungen von 34 bzw. 17 Aminosäuren. Von einigen Untergruppen der acht Schleifen an dem C-Terminus des Beta-Faltblatts (in Richtung der linken Seite von 4), ebenso wie von dem C-terminalen "Schwanz" (Positionen 262 bis 278) wird angenommen, dass sie das aktive Zentrum des Enzyms umfassen, wie in anderen TIM-Tonnenenzymen. Obwohl es nur ein grobes Modell ist, erleichtert diese Struktur stark das rationale Bearbeiten des Enzyms, indem es ermöglicht, den Fokus auf jene Reste zu richten, die in vorhergesagten Schleifen des aktiven Zentrums gefunden werden. Es ist offensichtlich, dass zusätzliche Reste, die sich in der Nähe zu jenen in den vorhergesagten Schleifen und im "Schwanz" befinden, ebenso einen Teil des aktiven Zentrums umfassen können.A predicted secondary structural model for the 2,5-DKG reductase A based on the algorithmic model (see above) is shown schematically in FIG 4 (SEQ ID NO: 1) where beta strands are represented by arrows and the alpha helices are shown as cylinders. Regions of the polypeptide chain that link the predicted elements of the secondary structure are characterized as being of undefined structure. There are N- and C-terminal extensions of 34 and 17 amino acids, respectively. From some subgroups of the eight loops at the C-terminus of the beta-leaflet (in the direction of the left side of 4 ), as well as the C-terminal "tail" (positions 262 to 278), are believed to comprise the active site of the enzyme, as in other TIM tonsenzymes. Although it is only a crude model, this structure greatly facilitates rational processing of the enzyme by allowing it to focus on those residues found in predicted loops of the active site. It is apparent that additional residues that are close to those in the predicted loops and "tail" may also comprise part of the active site.

Die Auswahl von Stellen für Mutagenese wird verstärkt durch eine weitere vergleichende Strukturanalyse. Die Sequenzanalyse der 2,5-DKG-Reduktase offenbart sie als ein Mitglied einer großen Superfamilie monomerer, NADPH-abhängiger prokaryotischer und eukaryotischer Carbonylreduktasen, bekannt als die Aldo-Keto-Reduktasen (Carper et al., Exp. Eye Res., 49: 377–388 (1985); Bohren et al., J. Biol. Chem., 264: 9547–9551 (1989)). Mitglieder dieser Gruppe schließen biosynthetische Enzyme wie z. B. die Rinderprostaglandin-F-Synthase, entgiftende Enzyme wie z. B. Chlordeconreduktase und Aflatoxin-b1-Reduktase, ebenso wie Strukturproteine ohne identifizierte enzymatische Aktivität wie z. B. rho-Kristallin aus Froschlinsen ein.The Selection of posts for Mutagenesis is enhanced through another comparative structural analysis. The sequence analysis 2,5-DKG reductase reveals it as a member of a large superfamily monomeric, NADPH-dependent prokaryotic and eukaryotic carbonyl reductases known as the aldo-keto reductases (Carper et al., Exp. Eye Res., 49: 377-388 (1985); Bohren et al., J. Biol. Chem., 264: 9547-9551 (1989)). Members of this Close group biosynthetic enzymes such. B. bovine prostaglandin F synthase, detoxifying enzymes such. B. chlorodeconuctase and aflatoxin b1 reductase, as well as structural proteins without identified enzymatic activity such. B. rho-crystalline from Froschlinsen a.

Die Struktur menschlicher Aldosereduktase offenbart eine Anzahl an Schlüsseleigenschaften von Bedeutung bei dem Homologiemodellieren. Die Aldosereduktase-α/β-Tonne ist aus acht Beta-Strängen zusammengesetzt, die den "Kern" der Tonne bilden, umgeben von acht Alpha-Helices, die mit den Beta-Strängen durch Schleifen variierender Längen verbunden sind. Wie in anderen bekannten TIM-Tonnenenzymen umfassen die Schleifen, die an den C-terminalen Enden der Beta-Stränge gefunden werden, das aktive Zentrum des Enzyms, wo Substrat und Cofaktor binden und die Katalyse geschieht. NADPH wird am oberen Ende der Tonne in einer ausgedehnten Konformation gebunden, wobei der Nikotinamidring, von dem aus die Hydridübertragung geschieht, annähernd das genaue Zentrum der Tonne besetzt. Die Orientierung des Cofaktor-Nikotinamidrings ist so, wie sie für eine A-Klasse-Reduktase erwartet würde, wobei der pro-R-Wasserstoff in die Substratbindungstasche vorsteht. Es gibt zwei zusätzliche Sekundärstrukturmerkmale auf der Aldosereduktasetonne: zwei zusätzliche Alpha-Helices (bezeichnet H1 und H2), die auf den Schleifen jener Aminosäuren, die den Beta-Strang Sieben und die Alpha-Helix Sieben miteinander verbinden, und in dem C-terminalen "Schwanz" nach der Alpha-Helix Acht gefunden werden. Die Struktur der Aldosereduktase zeigt von diesem C-terminalen Schwanz, dass er über das obere Ende der Tonne hinaus steht, um einen Teil des aktiven Zentrums zu bilden.The structure of human aldose reductase reveals a number of key properties of importance in homology modeling. The aldose reductase α / β barrel is composed of eight beta strands which form the "core" of the barrel, surrounded by eight alpha helices connected to the beta strands by grinding of varying lengths. As in other known TIM tons enzymes, the loops found at the C-terminal ends of the beta strands comprise the active site of the enzyme where substrate and cofactor bind and catalysis occurs. NADPH is bound in an extended conformation at the top of the barrel, with the nicotinamide ring from which the hydride transfer occurs occupying approximately the exact center of the barrel. The orientation of the cofactor nicotinamide ring is what would be expected for an A-class reductase, with the pro-R hydrogen protruding into the substrate binding pocket. There are two additional secondary structure features on the aldose reductase ketone: two additional alpha helices (labeled H1 and H2) that cluster on the loops of those amino acids that connect the beta strand seven and the alpha helix seven, and in the C-terminal " Tail "can be found after the alpha helix eight. The structure of aldose reductase shows from this C-terminal tail that it extends beyond the top of the barrel to a portion of the active Zen to form.

Ein Modell der 2,5-DKG-Reduktase Variante A wurde gebildet, basierend auf den Koordinaten des Aldosereduktase:NADPH-Komplexes (Wilson et al., Science, 257: 81–84 (1992)), unter Anwendung von Modellierungsverfahren (Greer, Methods in Enzymology, 202: 239–252 (1991); Bajorath et al., Protein Science, 2: 1798–1810 (1993); beide hierin durch Bezugnahme eingeschlossen). 5 zeigt die durch dieses Modell vorhergesagten Sekundärelemente.A model of 2,5-DKG reductase variant A was formed based on the coordinates of the aldose reductase: NADPH complex (Wilson et al., Science, 257: 81-84 (1992)) using modeling techniques (Greer, et al. Methods in Enzymology, 202: 239-252 (1991); Bajorath et al., Protein Science, 2: 1798-1810 (1993), both incorporated herein by reference). 5 shows the secondary elements predicted by this model.

Solche Information, wie welche Aminosäuren das aktive Zentrum eines Enzyms umfassen, kann aus dem Wissen der tatsächlichen dreidimensionalen Form des fraglichen Enzyms gewonnen werden, wie erhalten aus röntgenkristallografischen oder NMR-Untersuchungen. In dem Fall der 2,5-DKG-Reduktase gibt es bis jetzt keine solche äquivalente Information in der veröffentlichten Literatur. Folglich würde eine alternative Strategie in solch einem Fall die Verwendung der Modelle für die 2,5-DKG-Reduktase A sein, wie oben diskutiert, um die möglichen Aminosäureersetzungen oder Kombinationen einzelner Aminosäureersetzungen auf jene Reste zu begrenzen, von denen gefunden wurde, dass sie mit Bereichen des aktiven Zentrums verbunden sind.Such Information on what amino acids can comprise the active center of an enzyme, from the knowledge of the actual be obtained three-dimensional form of the enzyme in question, such as obtained from X-ray crystallographic or NMR studies. In the case of 2,5-DKG reductase, there are no such equivalents so far Information in the published Literature. Consequently, would an alternative strategy in such a case is the use of the Models for the 2,5-DKG reductase A, as discussed above, for the possible amino acid substitutions or combinations of individual amino acid substitutions to those residues to limit those who were found to be associated with areas of active center are connected.

Mutationen an bestimmten Stellen in einem Protein können zu einer erhöhten Expression jenes Proteins in Bakterien führen. Viele der anderen möglichen Punktmutationen werden in Clustern von ein bis vier eng benachbarten Aminosäuresubstitutionen erzeugt. Von den Mutanten, die stabil gefaltet werden, üben nur jene eine Aktivität aus, die signifikant unterschiedlich sind von dem Wildtypenzym, die in den 21-25-Bereich, den 46-52-Bereich, die 164-170-Schleife, die 188-220-Schleife, die 230-235-Schleife und den C-terminalen "Schwanz" (262–278) fallen. Dies ist eine zusätzliche Bestätigung, dass diese Schleifen- und Schwanzregionen das aktive Zentrum des Enzyms umfassen.mutations at certain points in a protein can lead to increased expression lead that protein in bacteria. Many of the other possible ones Point mutations become tightly contiguous in clusters of one to four amino acid substitutions generated. Of the mutants that are stably folded, only those practice an activity which are significantly different from the wild-type enzyme, in the 21-25 range, the 46-52 range, the 164-170 loop, the 188-220 loop, the 230-235 loop and the C-terminal "tail" (262-278). This is an extra Confirmation, that these loop and tail regions are the active center of the Enzyme include.

Jede Anzahl an hierin vorhergesagten Mutationen kann in einer einzelnen Mutante kombiniert werden. Offensichtlich schließt eine bestimmte Substitution an einer Stelle die Ersetzung mit einer anderen Aminosäure an derselben Örtlichkeit in der bestimmten Mutante aus.each Number of mutations predicted herein may be in a single Mutant can be combined. Obviously, a certain substitution closes substitution with another amino acid at the same location in one place in the particular mutant.

Die folgenden Beispiele werden vorgestellt, um die vorliegende Erfindung zu erläutern und um einen Fachmann dabei zu unterstützen, dieselbe zu machen und zu verwenden. Die Beispiele sind nicht in irgendeiner Weise bedacht, dass sie anderweitig den Schutzumfang der Erfindung begrenzen.The The following examples are presented to illustrate the present invention to explain and to assist a specialist in doing the same and to use. The examples are not considered in any way that they otherwise limit the scope of the invention.

BEISPIEL 1EXAMPLE 1

Konstruktion des Plasmids pSStac.DKGR.AAA für die MutageneseConstruction of the plasmid pSStac.DKGR.AAA for mutagenesis

Eine Aliquote des Plasmids ptrpl-35 wurde mit EcoRI- und HindIII-Restriktionsenzymen verdaut und das resultierende 1.690 Basenpaar-Fragment wurde durch Agarosegelelektrophorese aufgereinigt. Dieses Fragment wurde dann in den mit EcoRI und HindIII verdauten Vektor M13 mp19 ligiert. Der resultierende rekombinante Phage (bezeichnet als M13 mp19.DKGRA) wurde verwendet, um eine einzelsträngige Matrizenform des Phagen für die anschließende Mutagenese zu isolieren. An der Matrize wurde eine Mutation mit drei Oligonucleotiden ausgelöst, um drei neue Restriktionsenzymspaltstellen in dem 2,5-DKG-Reduktase-A-Gen einzuführen. Diese Stellen sind in jenem alle "stumm", obwohl sie eine neue Restriktionsspaltstelle in die DNS-Sequenz einführen, wobei die Aminosäuresequenz des Proteins, für das kodiert wird, wegen der Degeneriertheit des genetischen Codes unverändert bleibt. Die drei mutagenen Oligonucleotide und die eingeführten Änderungen sind wie folgt: 1) das Oligonucleotid XbaA hat die Sequenz 5'CGCGAAGCTGGCTCTAGATCAGGTCGAC 3' (SEQ ID NO: 12) und führt eine XbaI-Stelle an der Aminosäureposition 98 ein; 2) das Oligonucleotid ApaA hat die Sequenz 5' ATCGTGGGGGCCCCTCGGTCAGGGC 3' (SEQ ID NO: 13) und führt eine neue ApaI-Stelle an der Aminosäureposition 188 ein; und 3) das Oligonucleotid KpnA hat die Sequenz 5' GAGGTCGACTGAGGTACCCGAACACCCG 3' (SEQ ID NO: 14) und führt eine KpnI-Stelle unmittelbar folgend auf das Stoppcodon (TGA) nach der letzten Aminosäure ein. Die Mutagenesereaktion und -bedingungen waren im Wesentlichen dieselben wie in Beispiel 2 für die Konstruktion der Mutante Q192R beschrieben. Nach der Mutagenesereaktion wurden positive Plaques durch Hybridisierung an mutagene Oligonucleotide unter stringenten Bedingungen identifiziert und der gesamte kodierende Bereich des 2,5-DKG-Reduktase-A-Fragmentes wurde sequenziert, um die Mutationen zu bestätigen.A Aliquots of plasmid ptrpl-35 were digested with EcoRI and HindIII restriction enzymes and the resulting 1690 base pair fragment was digested Purified by agarose gel electrophoresis. This fragment was then ligated into EcoRI and HindIII digested vector M13 mp19. The resulting recombinant phage (referred to as M13 mp19.DKGRA) was used to create a single-stranded template form of the phage for the subsequent Isolate mutagenesis. At the matrix was a mutation with triggered three oligonucleotides, to introduce three new restriction enzyme cleavage sites in the 2,5-DKG reductase A gene. These In this case, passages are all "dumb," even though they are one introduce new restriction cleavage site into the DNA sequence, wherein the amino acid sequence of the protein, for which is encoded because of the degeneracy of the genetic code unchanged remains. The three mutagenic oligonucleotides and the introduced changes are as follows: 1) the oligonucleotide XbaA has the sequence 5'CGCGAAGCTGGCTCTAGATCAGGTCGAC 3 '(SEQ ID NO: 12) and leads an XbaI site at the amino acid position 98; 2) the oligonucleotide ApaA has the sequence 5 'ATCGTGGGGGCCCCTCGGTCAGGGC 3 '(SEQ ID NO: 13) and leads a new ApaI site at amino acid position 188; and 3) the oligonucleotide KpnA has the sequence 5 'GAGGTCGACTGAGGTACCCGAACACCCG 3' (SEQ ID NO: 14) and leads a KpnI site immediately following the stop codon (TGA) after the last amino acid. The mutagenesis reaction and conditions were essentially the same as in Example 2 for described the construction of the mutant Q192R. After the mutagenesis reaction were positive plaques by hybridization to mutagenic oligonucleotides under stringent conditions and the entire coding The region of the 2,5-DKG reductase A fragment was sequenced to to confirm the mutations.

Das Plasmid pSStac.DKGR.AAA wurde als eine Drei-Wege-Ligation der folgenden Fragmente konstruiert: 1) EcoRI bis HendIII von dem mutagenierten Phagen M13 mp19.DKGRA, wie oben beschrieben, wobei dieses Fragment das kodierende Gen für 2,5-DKG-Reduktase A enthält; 2) das PstI- bis EcoRI-Fragment (850 Basenpaare) von dem Plasmid ptac6 (ptac6 ist äquivalent zu dem Plasmid ptrpl-35, enthält jedoch den tac-Promotor, wie beschrieben in de Boer et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80: 21–25 (1983)), anstelle des trp-Promotors, der in ptrpl-35 gefunden wird, und 3) das 4.000 Basenpaar große Vektorfragment von HindIII bis PstI aus dem Plasmid p690. Das p690-Plasmid ist ein Derivat des Plasmida pBR322 mit dem RsaI/DraI-Restriktionsfragment aus dem Genom des Bakteriophagen f1 (Nucleotide 5489–5946), enthaltend den einzelsträngigen DNS-Replikationsstartpunkt, eingefügt in die PouII-Stelle.The plasmid pSStac.DKGR.AAA was constructed as a three-way ligation of the following fragments: 1) EcoRI to HendIII from the mutagenized phage M13 mp19.DKGRA as described above, this fragment being the coding gene for 2,5-DKG Reductase A contains; 2) the PstI to EcoRI fragment (850 base pairs) of the plasmid ptac6 (ptac6 is equivalent to the plasmid ptrpl-35 but contains the tac promoter as described in de Boer et al., (Proc Natl Acad Sci., USA, 80: 21-25 (1983)), instead of the trp promoter found in ptrpl-35, and 3) the 4,000 base pair vector fragment from HindIII to PstI from plasmid p690. The p690 plasmid is a derivative of plasmid pBR322 having the RsaI / DraI restriction fragment from the bacteriophage f1 genome (nucleotides 5489-5946) containing the single-stranded DNA replication origin inserted into the PouII site.

Die drei oben beschriebenen Fragmente wurden durch Agarosegelelektrophorese isoliert, aufgereinigt und in annähernd äquimolaren Verhältnissen ligiert und verwendet, um kompetente E. coli-Zellen zu transformieren. Die resultierenden Kolonien wurden durch Restriktionskartierung analysiert, um das korrekte Konstrukt zu identifizieren, benannt pSStac.DKGR.AAA (2).The three fragments described above were isolated by agarose gel electrophoresis, purified and ligated in approximately equimolar ratios and used to transform competent E. coli cells. The resulting colonies were analyzed by restriction mapping to identify the correct construct, designated pSStac.DKGR.AAA ( 2 ).

BEISPIEL 2EXAMPLE 2

Ortsgerichtete Mutagenese des 2,5-DKG-Reduktase-A-GensSite-directed mutagenesis of the 2,5-DKG reductase A gene

A. Zubereitung der Matrizen-DNS für die MutageneseA. Preparation of template DNA for the mutagenesis

E. coli-Zellen (Stamm XL1-Blue, Stratagene Corporation), die das Plasmid pSStac.DKGR.AAA tragen, wurden in LB-Medien (Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press A.1 (1989)) wachsen gelassen bis zur frühen logarithmischen Phase und mit dem Helferphagen VCS-M13 (Stratagene) infiziert. Die Infektion mit einem Helferphagen stellt die benötigen Faktoren für das Verpacken und die Sekretion der einzelsträngigen Form des Plasmids pSStac.DKGR.AAA bereit. Die infizierten Zellen wurden über Nacht unter Schütteln bei 37 °C wachsen gelassen und am nächsten Tag wurden die Zellen entfernt durch Zentrifugation bei 10.000 rpm für 10 Minuten in einem Sorvall-SM24-Rotor. Der Überstand, der das verpackte Plasmid enthält, wurde aufbewahrt und das Zellpellet verworfen. Das verpackte Plasmid wurde durch die Zugabe von 1/4 Volumen 2,5 M NaCl, 20 % PEG (Polyethylenglykol) gefällt. Nach der Zugabe wurde die Mischung bei 25 °C für 20 Minuten gelagert und dann wurde das Präzipitat durch Zentrifugation entfernt.E. coli cells (strain XL1-Blue, Stratagene Corporation) containing the plasmid pSStac.DKGR.AAA were amplified in LB media (Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press A.1 (1989)) Grow until the early days logarithmic phase and with the helper phage VCS-M13 (Stratagene) infected. Infection with a helper phage sets the required factors for the Packaging and secretion of the single-stranded form of the plasmid pSStac.DKGR.AAA ready. The infected cells were shaken overnight Grow to 37 ° C left and next Day, the cells were removed by centrifugation at 10,000 rpm for 10 Minutes in a Sorvall SM24 rotor. The supernatant containing the packaged plasmid contains was saved and the cell pellet discarded. The packaged plasmid was made by adding 1/4 volume of 2.5 M NaCl, 20% PEG (polyethylene glycol) like. After the addition, the mixture was stored at 25 ° C for 20 minutes and then became the precipitate removed by centrifugation.

Das Präzipitat wurde in 0,4 ml TE-Puffer (10 mM Tris, pH 7,5, 1 mM EDTA) gelöst und weiter aufgereinigt durch etliche aufeinander folgende Extraktionen mit einem gleichen Volumen an 50:50 Chloroform:Phenol. Nach jeder Extraktion wurde die wässrige (obere) Phase aufbewahrt. Die DNS wurde gefällt mit 2 Volumen an eiskaltem Ethanol. Das Präzipitat wurde wieder gewonnen durch Zentrifugation und gelöst in TE-Puffer. Die Konzentration des Plasmids wurde geschätzt durch Messen der optischen Absorption bei 260 nm unter Verwendung der Umwandlung von 1 OD260 = 40 μg einzelsträngige DNS pro Milliliter. Die Konzentration des Plasmids wurde auf 1 μg pro ml mit TE angeglichen.The precipitate was dissolved in 0.4 ml of TE buffer (10 mM Tris, pH 7.5, 1 mM EDTA) and further purified by several successive extractions with an equal volume of 50:50 chloroform: phenol. After each extraction, the aqueous (upper) phase was stored. The DNA was precipitated with 2 volumes of ice-cold ethanol. The precipitate was recovered by centrifugation and dissolved in TE buffer. The concentration of the plasmid was estimated by measuring the optical absorbance at 260 nm using the conversion of 1 OD 260 = 40 μg of single-stranded DNA per milliliter. The concentration of the plasmid was adjusted to 1 μg per ml with TE.

B. Phosphorylierung des OligonucleotidprimersB. phosphorylation of oligonucleotide primer

Ein synthetisches Oligonucleotid mit der Sequenz 5' GCCCCTCGGTCGCGGCAAGTACG 3' (SEQ ID NO: 15) wurde synthetisiert und wie folgt phosphoryliert: Das Oligonucleotid wurde auf eine Konzentration von 5,0 OD260-Einheiten pro ml verdünnt. Dann wurden 2,5 Oligonucleotid mit 3 μl 10x Kinasepuffer (1 M Tris, pH 8,0, 100 mM MgCl2, 70 mM Dithiothreitol, 10 mM ATP), 25 μl Wasser und 2 Einheiten T4-Polynucleotidkinase (4 Einheiten/μl, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts) kombiniert. Die Mischung wurde bei 37 °C für 15 Minuten inkubiert, dann wurde das Kinaseenzym durch Erhitzen auf 70 °C für 10 Minuten inaktiviert.A synthetic oligonucleotide having the sequence 5 'GCCCCTCGGTCGCGGCAAGTACG 3' (SEQ ID NO: 15) was synthesized and phosphorylated as follows: The oligonucleotide was diluted to a concentration of 5.0 OD 260 units per ml. Then, 2.5 oligonucleotide with 3 μl 10x kinase buffer (1 M Tris, pH 8.0, 100 mM MgCl 2 , 70 mM dithiothreitol, 10 mM ATP), 25 μl water and 2 units T4 polynucleotide kinase (4 units / μl, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts). The mixture was incubated at 37 ° C for 15 minutes, then the kinase enzyme was inactivated by heating to 70 ° C for 10 minutes.

C. MutagenesereaktionC. Mutagenesis reaction

6 μl von mit Kinase behandeltem Primer wurden mit 1 μg Matrizen-DNS und 2,5 μl 10x RB-Puffer (70 mM Tris, pH 7,5, 50 mM Mercaptoethanol, 550 mM NaCl und 1 mM EDTA) in einem Gesamtvolumen von 10,5 μl kombiniert. Der Primer wurde mit der Matrize zum Doppelstrang gebildet durch Erhitzen der Mischung auf 65 °C für 5 Minuten, und dann langsames Abkühlen auf 25 °C über einen Zeitraum von 30 Minuten.6 μl of with Kinase-treated primer were mixed with 1 μg template DNA and 2.5 μl 10x RB buffer (70 mM Tris, pH 7.5, 50 mM mercaptoethanol, 550 mM NaCl and 1 mM EDTA) in one Total volume of 10.5 μl combined. The primer was formed with the template to double strand by heating the mixture to 65 ° C for 5 minutes, and then slowly cooling down to 25 ° C over a Period of 30 minutes.

Zu der Annealing-Mischung wurden 1,5 μl 10x RB-Puffer, 1 μl 10 mM ATP, 1 μl 10 mM DTT (Dithiothreitol) und 1 μl T4-DNS-Ligase (6 Weiss-Einheiten/μl, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts) hinzugefügt. Nach 10 Minuten wurden 1 μl 1 M MgCl2, 1 μl 5 mM dNTPs (eine äquimolare Mischung aus dATP, dCTP, dGTP und dTTP) und 0,5 μl Klenow (5 Einheiten/μl, großes Fragment der DNS-Polymerase I, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts) hinzugefügt und die Mischung wurde bei 15 °C über Nacht inkubiert.To the annealing mixture was added 1.5 μl of 10x RB buffer, 1 μl of 10 mM ATP, 1 μl of 10 mM DTT (dithiothreitol) and 1 μl of T4 DNA ligase (6 Whites / μl, New England Biolabs, Beverly , Massachusetts). After 10 minutes, 1 μl of 1 M MgCl 2 , 1 μl of 5 mM dNTPs (an equimolar mixture of dATP, dCTP, dGTP and dTTP) and 0.5 μl Klenow (5 units / μl, large fragment of DNA polymerase I, New England Biolabs, Beverly, Massachusetts) and the mixture was incubated at 15 ° C overnight.

Am folgenden Tag wurden die gefroren kompetenten E. coli-MutL-Zellen mit einer Aliquote der Reaktionsmischung transformiert und auf Agarplatten ausplattiert, die Antibiotikaselektion enthielten (12,5 μg/ml Tetracyclin, 50 μg/ml Ampicillin). Kolonien, die mutierte Plasmide tragen, wurden anfänglich durch Hybridisierung mit dem mutagenen Ausgangsoligonucleotid unter stringenten Bedingungen identifiziert (Wood et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82: 1585–1588 (1988)). Mutierte Plasmide wurden dann in einer einzelsträngigen Form wie in Abschnitt A zubereitet und bestätigt durch direktes DNS-Sequenzieren des Plasmids (United States Biochemical Corporation, Sequenase-Sequenzierkit). Die resultierende mutierte Q192R-2,5-DKG-Reduktase A, wie in Beispiel 5 gezeigt, hatte eine verbesserte katalytische Aktivität im Vergleich zu der Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase A.The following day, the frozen competent E. coli MutL cells with an aliquot of the Reak transformed mixture and plated on agar plates containing antibiotic selection (12.5 ug / ml tetracycline, 50 ug / ml ampicillin). Colonies carrying mutated plasmids were initially identified by hybridization with the mutagenic starting oligonucleotide under stringent conditions (Wood et al., Proc Natl. Acad Sci., USA, 82: 1585-1588 (1988)). Mutant plasmids were then prepared in a single-stranded form as in Section A and confirmed by direct DNA sequencing of the plasmid (United States Biochemical Corporation, Sequenase Sequencing Kit). The resulting mutated Q192R-2,5-DKG reductase A as shown in Example 5 had improved catalytic activity as compared to the wild-type 2,5 DKG reductase A.

BEISPIEL 3EXAMPLE 3

Expression der Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase A in Acetobacter cerinusExpression of wild-type 2,5-DKG reductase A in Acetobacter cerinus

Plasmid-DNS wurde in Acetobacter cerinus (ATCC Nr. 39140) durch Elektroporation eingeführt, wie beschrieben (Wirth et al., Mol. Gen. Genet., 216(1): 175–177 (1989)) unter Verwendung eines Genepulser-Apparates (Biorad Corporation). Die Zellen wurden wachsen gelassen bis zur mittleren logarithmischen Phase (OD550 ⁓0,2–0,8) in 100 ml LB-Medium und wieder gewonnen durch Zentrifugation bei 5.000 rpm in einem Sorvall-SS-34-Rotor für 5 Minuten bei 4 °C. Die Zellen wurden in einem halben Volumen eiskaltem Elektroporationspuffer (300 mM Sucrose, 7 mM Natriumphosphatpuffer, pH 7,0 und 1 mM MgCl2) resuspendiert, wiederum pelletiert durch Zentrifugation und anschließend in 1/20 Volumen Elektroporationspuffer resuspendiert und bis zur Verwendung auf Eis gelagert.Plasmid DNA was introduced into Acetobacter cerinus (ATCC No. 39140) by electroporation as described (Wirth et al., Mol. Gen. Genet., 216 (1): 175-177 (1989)) using a Genepulser apparatus (Biorad Corporation). The cells were grown to mid-log phase (OD 550 ⁓0,2-0,8) in 100 ml LB medium and recovered by centrifugation at 5,000 rpm in a Sorvall SS-34 rotor for 5 minutes at 4 ° C. The cells were resuspended in half a volume of ice-cold electroporation buffer (300 mM sucrose, 7 mM sodium phosphate buffer, pH 7.0 and 1 mM MgCl 2 ), pelleted again by centrifugation and then resuspended in 1/20 volume of electroporation buffer and stored on ice until use ,

Plasmid-DNS (0,1 bis 1,0 μg) wurde zu einer 0,4 cm Elektroporationsküvette (Biorad Corporation) hinzugefügt, welche 0,8 ml der zubereiteten Acetobacter-Zellen enthielten. Die Zellen und die DNS wurden in der Küvette vermischt und auf Eis für 10 Minuten vor der Elektroporation gekühlt. Den Zellen und der DNS wurde ein einzelner Puls von 2500 mV unter Verwendung einer 25μF-Kondensatoreinstellung gegeben und sofort auf 3,0 ml mit frischen LB-Medien verdünnt. Den verdünnten Zellen wurde dann ermöglicht, sich unter Schütteln bei 30 °C für 2 Stunden zu erholen. Aliquoten (10–100 μl) der transformierten Zellen wurden auf Selektionsmedien (LB-Altarplatten, enthaltend 50 μg/ml Ampicillin und 12,5 μg/ml Tetracyclin) ausplattiert und die Platten wurden über Nacht bei 30 °C wachsen gelassen.Plasmid DNA (0.1 to 1.0 μg) became a 0.4 cm electroporation cuvette (Biorad Corporation) added which contained 0.8 ml of the prepared Acetobacter cells. The Cells and DNA were mixed in the cuvette and placed on ice for 10 Chilled minutes before electroporation. The cells and the DNA was a single pulse of 2500 mV using a 25μF capacitor setting and immediately diluted to 3.0 ml with fresh LB media. The diluted Cells was then allowed with shaking 30 ° C for 2 hours to recover. Aliquots (10-100 μl) of the transformed Cells were seeded on selection media (LB altar plates containing 50 μg / ml Ampicillin and 12.5 μg / ml Tetracycline) and the plates were plated overnight at 30 ° C let grow.

BEISPIEL 4EXAMPLE 4

Aufreinigung der mutierten Q192R- und der Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase APurification of the mutant Q192R and wild type 2,5 DKG reductase A

Einzelkolonien von transformierten Acetobacter cerinus-Zellen wurden in 200 ml 2 X YT-Medien (Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press (1989)), enthaltend Antibiotika (12,5 μg/ml Tetracyclin und 50 μg/ml Ampicillin) bei 30 °C über Nacht wachsen gelassen. Die Zellen wurden durch Zentrifugation wieder gewonnen (15 Minuten bei 8000 rpm in einem Sorvall-GS3-Rotor) und gefroren gelagert. Die Zellen wurden dann in 1/5 Volumen Lysepuffer (50 mM Tris, pH 8,0, 50 mM EDTA, 0,1 % Tween, 2 mg/ml Lysozym) aufgetaut und für 2 Stunden auf Eis lysiert. Die lysierten Zellen wurden wiederum wie zuvor zentrifugiert und der Überstand, der den rohen Zellextrakt enthielt, wurde aufbewahrt.Single colonies of transformed Acetobacter cerinus cells were dissolved in 200 ml 2 X YT media (Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press (1989)) containing antibiotics (12.5 μg / ml tetracycline and 50 μg / ml Ampicillin) at 30 ° C overnight let grow. The cells were recovered by centrifugation won (15 minutes at 8000 rpm in a Sorvall GS3 rotor) and stored frozen. The cells were then transferred to 1/5 volume lysis buffer (50 mM Tris, pH 8.0, 50 mM EDTA, 0.1% Tween, 2 mg / ml lysozyme) and for Lysed for 2 hours on ice. The lysed cells were in turn centrifuged as before and the supernatant, which contained the crude cell extract was stored.

Das 2,5-DKG-Reduktase-A-Protein wurde von dem Rohzellextrakt durch Chromatographie auf DEAE-Zellulose aufgereinigt. DEAE-Zellulose (Whatman DE-52, Marke) wurde mit 25 mM Tris, pH 7,0, voräquilibriert. Ein Gesamtvolumen von 5,0 ml des Gels wurde in eine wegwerfbare Plastik-Chromatographiesäule gegossen, auf welche der Rohzellextrakt aufgetragen wurde. Nachdem der gesamte Extrakt an die Säule gebunden hatte, wurde die Säule mit zwei Säulenvolumen 25 mM Tris, pH 7,0, gewaschen, dann mit einem Volumen 25 mM Tris, pH 7,0, enthaltend 0,3 M NaCl, gewaschen und anschließend wurde das 2,5-DKG-Reduktase-A-Protein mit 25 mM Tris, pH 7,0, enthaltend 0,6 M NaCl, eluiert. Die Zubereitungen wurden auf die Proteinkonzentration durch das Dicinchonsäureverfahren (Methods in Enzymology, 182: 60–62 (1990)) untersucht und auf ihre Reinheit durch SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese überprüft.The 2,5-DKG reductase A protein was purified from the crude cell extract by chromatography purified on DEAE cellulose. DEAE cellulose (Whatman DE-52, Brand) was pre-equilibrated with 25 mM Tris, pH 7.0. A total volume of 5.0 ml of the gel was poured into a disposable plastic chromatography column, on which the crude cell extract was applied. After the whole Extract to the column became the pillar with two column volumes 25 mM Tris, pH 7.0, then with a volume of 25 mM Tris, pH 7.0 containing 0.3 M NaCl, followed by washing containing 2,5-DKG reductase A protein with 25 mM Tris, pH 7.0 0.6 M NaCl, eluted. The preparations were based on the protein concentration by the dicinchonic acid method (Methods in Enzymology, 182: 60-62 (1990)) and checked for their purity by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.

BEISPIEL 5EXAMPLE 5

Kinetische Charakterisierung der Wildtyp- und der mutierten Q192R-2,5-DKG-Reduktase AKinetic characterization wild-type and mutant Q192R-2,5-DKG reductase A

Die Zubereitungen der Wildtyp- und mutierten Q192R-2,5-DKG-Reduktase-A-Enzyme wurden kinetisch charakterisiert als ihre Fähigkeit, das Substrat 2,5-DKG zu 2-KLG zu reduzieren. Die Untersuchungen wurden in 1 ml Gesamtvolumen aus 50 mM Tris, pH 7,0, enthaltend 0,2 mM NADPH, eine konstante Enzymmenge (15–20 μg) und Substratmengen, die von 2 bis 14 mM variierten, durchgeführt. Die Untersuchungen wurden bei 25 °C durchgeführt und die Rate der Substratreduktion wurde spektrophotometrisch durch Messen des Verlustes an Absorption bei 340 nm Wellenlänge (welche kennzeichnend ist für die Oxidation des Cofaktors NADPH zu NADP+) gemessen.The preparations of the wild-type and mutant Q192R-2,5-DKG reductase A enzymes were kinetically characterized as their ability to reduce the substrate 2,5-DKG to 2-KLG. The studies were performed in 1 ml total volume of 50 mM Tris, pH 7.0, containing 0.2 mM NADPH, a constant enzyme amount (15-20 μg) and substrate amounts varying from 2 to 14 mM. The studies were performed at 25 ° C and the rate of substrate reduction was measured spectrophotometrically by measuring the loss of absorbance at 340 nm wavelength (which is characteristic of the oxidation of the cofactor NADPH to NADP +).

Die Daten wurden gemäß der wohl bekannten Michaelis-Gleichung analysiert, um die kinetischen Parameter Vmax und Km unter Verwendung des Enzfit-Softwarepaketes (Biosoft, Cambridge, UK) auf einem Epson-Tischrechner zu bestimmen. Die Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase A hatte eine offensichtliche Vmax für das Substrat 2,5-DKG von 7,8 μM pro Minute pro Milligramm Protein, während die Q192R-Mutante eine offensichtliche Vmax von 14,0 hatte, eine 1,8-fache Steigerung. Der Km oder die Michaelis-Konstante des Wildtypenzyms war anscheinend 28 mM, wohingegen der Km-Wert der Q192R-Mutante anscheinend 21 mM für dieses Substrat war. Dies führte zu einer offensichtlichen Spezifizitätskonstante (kcat/Km) von 140 M–1 s–1 für das Wildtypenzym und einer Spezifizitätskonstante von 335 M–1 s–1 für die Q192R-Mutante, eine 2,4-fache Steigerung.The data were analyzed according to the well-known Michaelis equation to determine the kinetic parameters Vmax and Km using the Enzfit software package (Biosoft, Cambridge, UK) on an Epson desktop computer. The wild-type 2,5-DKG reductase A had an apparent Vmax for the substrate 2,5-DKG of 7.8 μM per minute per milligram of protein, while the Q192R mutant had an apparent Vmax of 14.0, a 1 , 8-fold increase. The Km or Michaelis constant of the wild-type enzyme appeared to be 28 mM, whereas the Km value of the Q192R mutant appeared to be 21 mM for this substrate. This resulted in an apparent specificity constant (kcat / Km) of 140 M -1 s -1 for the wild-type enzyme and a specificity constant of 335 M -1 s -1 for the Q192R mutant, a 2.4-fold increase.

BEISPIEL 6EXAMPLE 6

Homologiemodell der 2,5-DKG-Reduktase AHomology model of 2,5-DKG reductase A

Ein Modell der 2,5-DKG-Reduktase Variante A wurde gebildet, basierend auf den Koordinaten des Aldosereduktase:NADPH-Komplexes (Wilson et al., Science, 257: 81–84 (1992)), unter Verwendung von modellierenden Verfahren (Greer, Methods in Enzymology, 202: 239–252 (1991), hierin eingeschlossen durch Bezugnahme; Bajorath et al., Protein Science, 2: 1798–1810 (1993); hierin durch Bezugnahme eingeschlossen), bei welchen "strukturell konservierte Bereiche" (im Allgemeinen Bereiche mit Sekundärstruktureigenschaften wie Alpha-Helix und Beta-Faltblatt oder Bereiche mit ausgedehnter Sequenzidentität) definiert werden und konstant gehalten werden, zu denen später "Schleifen" variabler Aminosäuren hinzugefügt werden. Die Konformation dieser Schleifen wird entweder durch Suche der Konformation mittels die Kristallstrukturdatenbanken modelliert oder durch zufällige Konformationsbildungsalgorithmen.One Model of 2,5-DKG reductase variant A was formed based on the coordinates of aldose reductase: NADPH complex (Wilson et al., Science, 257: 81-84 (1992)) using modeling methods (Greer, Methods in Enzymology, 202: 239-252 (1991), incorporated herein by reference; Bajorath et al. Protein Science, 2: 1798-1810 (1993); incorporated herein by reference) in which "structurally conserved Areas "(in general Areas with secondary structure properties such as Alpha helix and beta sheet or areas with extensive sequence identity) and are kept constant, to which later "loops" of variable amino acids are added. The conformation of these loops is determined either by searching the Conformation modeled using the crystal structure databases or by chance Konformationsbildungsalgorithmen.

6 zeigt die Proteinsequenzanordnung der 2,5-DKG-Reduktasen A und B mit menschlicher Aldosereduktase; umrandete Bereiche zeigen Sekundärstruktureigenschaften der Kristallstruktur der Aldosereduktase (Bruce et al., Biochem J., 299: 805–811 (1994)). Bei dieser Modellierung waren die Hauptänderungen: Ersatz der langen Schleife, die den Beta-Strang Vier und die Alpha-Helix Vier bzw. den Beta-Strang Sieben und die Helix H1 verbindet, durch kürzere Schleifen und Modellieren einer neuen Schwanzkonformation, um dem kürzeren Schwanz der 2,5-DKG-Reduktase A Rechnung zu tragen. Die verbleibende Struktur wurde konstant gehalten. Ähnlich ausschauende Strukturen für diese Schleifen wurden aus einer Reihe an Möglichkeiten ausgewählt, erzeugt durch ein zufälliges Konformationserzeugungsprogramm. Das Modell wurde verwendet, um eine Anzahl an Resten im vorhergesagten aktiven Zentrum der 2,5-DKG-Reduktase zum Ziel zu nehmen für die Mutagenese, und wird auch verwendet in den folgenden Abschnitten, um die ungefähren Örtlichkeiten dieser Mutanten in der 2,5-DKG-Reduktase-Tonnenstruktur zu erläutern. 6 shows the protein sequence arrangement of 2,5-DKG reductases A and B with human aldose reductase; Outlined regions show secondary structural properties of the aldose reductase crystal structure (Bruce et al., Biochem J., 299: 805-811 (1994)). In this modeling, the main changes were: replacement of the long loop connecting the beta strand four and the alpha helix four or beta strand seven and the helix H1 by shorter loops and modeling a new tail conformation around the shorter tail the 2,5-DKG reductase A account. The remaining structure was kept constant. Similar looking structures for these loops have been selected from a number of possibilities, generated by a random conformational program. The model was used to target a number of residues in the predicted active site of 2,5-DKG reductase for mutagenesis, and is also used in the following sections to estimate the approximate locations of these mutants in 2.5 Explain -DKG reductase barrel structure.

BEISPIEL 7EXAMPLE 7

Konstruktion der F22Y-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase AConstruction of the F22Y mutant the 2,5-DKG reductase A

Das Homologiemodell wurde verwendet, um strukturelle Unterschiede um die Substratsbindungstasche herum zu bestimmen, welche die Basis für Unterschiede in der beobachteten Substratumsetzungsrate der 2,5-DKG-Reduktase A und DKG-Reduktase B sein könnten. Insbesondere wurde das Homologiemodell verwendet, um Aminosäuren zu lokalisieren für eine Ersetzung, verbunden mit der Substratbindungstasche der 2,5-DKG-Reduktase A, die weniger hydrophil war als die Gegen-Aminosäure in der 2,5-DKG-Reduktase B.The Homology model was used to revise structural differences to determine the substrate binding pocket around which the base for differences in the observed substrate conversion rate of 2,5-DKG reductase A and DKG reductase B could be. In particular, the homology model was used to add amino acids locate for a replacement associated with the substrate binding pocket of 2,5-DKG reductase A, which was less hydrophilic than the counter amino acid in 2,5-DKG reductase B.

Die Aminosäure 22 scheint Teil des aktiven Zentrums der Substratspezifitätstasche in sowohl der Aldosereduktasestruktur als auch in dem 2,5-DKG-Reduktase-A-Homologiemodell zu bilden. Ein Phenylalanin wird in dem 2,5-DKG-Reduktase-A-Enzym gefunden, während ein Tyrosin diese Position in der Sequenz der 2,5-DKG-Reduktase B besetzt. Die zusätzliche Hydroxyleinheit von Tyrosin, im Vergleich zu Phenylalanin, könnte dem aktiven Zentrumsbereich des 2,5-DKG-Reduktase-B-Enzyms H-Bindungsfähigkeit verleihen.The amino acid 22 appears to be part of the active site of the substrate specificity pocket in both the aldose reductase structure and the 2,5-DKG reductase A homology model to build. A phenylalanine becomes in the 2,5-DKG reductase A enzyme found while a tyrosine this position in the sequence of 2,5-DKG reductase B occupied. The additional Hydroxyl moiety of tyrosine, compared to phenylalanine, could be active center region of the 2,5-DKG reductase B enzyme H-binding ability to lend.

Die Konstruktion dieser beiden Mutanten, F22Y und Y23F, ist wie folgt: vier Oligonucleotide, zwei für die Mutagenese und zwei für das Sondieren, wurden wie folgt entworfen:The Construction of these two mutants, F22Y and Y23F, is as follows: four oligonucleotides, two for the Mutagenesis and two for the probing was designed as follows:

Figure 00270001
Figure 00270001

Die Oligonucleotide mit dem Anhang ".m" wurden mit Kinase behandelt und verwendet, um Matrizen für die Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase-A- und -B-Gene mit dem Amersham-Kit zu mutieren (Matrizen sind EcoRI-KpnI-Fragmente der Gene für die DKG-Reduktasen A und B in M13mp19). Die Schritte in den Mutagenesereaktionen, die Isolierung und Charakterisierung der Mutanten waren im Wesentlichen dieselben wie ausgeführt für die Konstruktion der Q192R-Mutante, mit der Ausnahme der Oligonucleotide mit dem Anhang ".p", welche verwendet wurden, um die Mutanten zu isolieren. Die resultierende F22Y-Mutante von 2,5-DKG-Reduktase A hat ein Tyrosin an der Position 22 und die resultierende Y23F-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase B hat ein Phenylalanin an Position 23.The Oligonucleotides with the appendix ".m" were labeled with kinase treated and used to generate templates for the wild-type 2,5 DKG reductase A and B genes to mutate with the Amersham kit (templates are EcoRI-KpnI fragments the genes for the DKG reductases A and B in M13mp19). The steps in the mutagenesis reactions, the isolation and characterization of the mutants were essentially the same as stated for the Construction of the Q192R mutant, with the exception of the oligonucleotides with the appendix ".p", which uses were to isolate the mutants. The resulting F22Y mutant of 2,5-DKG reductase A has a tyrosine at position 22 and the resulting Y23F mutant 2,5-DKG reductase B has a phenylalanine at position 23.

BEISPIEL 8EXAMPLE 8

Kinetische Charakterisierung der F22Y-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase A und der Y23F-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase BKinetic characterization the F22Y mutant 2,5-DKG reductase A and the Y23F mutant 2,5-DKG reductase B

Die kinetische Charakterisierung der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante F22Y und der 2,5-DKG-Reduktase-B-Mutante Y23F wurde im Wesentlichen auf dieselbe Art und Weise wie im Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass, um die kinetischen Parameter für die NADPH-abhängige Reduktion von 2,5-DKG durch die 2,5-DKG-Reduktasen zu bestimmen, eine Reihe an Reaktionen mit konstanten Sättigungskonzentration von NADPH (200 μM) und variierenden Konzentrationen an Substrat von 0 bis 30 mM durchgeführt wurden. Die 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante F22Y zeigt eine signifikant und reproduzierbar erhöhte Aktivität im Vergleich mit der Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase A (7). Die Aktivität der 2,5-DKG-Reduktase-B-Mutante Y23F ist niedriger als die der Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase B (7). Die 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante F22Y könnte auch eine gesteigerte Resistenz gegen die Substratinhibition im Vergleich zu dem Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase-B-Enzym zeigen.The kinetic characterization of the 2,5-DKG reductase A mutant F22Y and the 2,5-DKG reductase B mutant Y23F was carried out in substantially the same manner as in Example 5, except that, To determine the kinetic parameters for the NADPH-dependent reduction of 2,5-DKG by the 2,5-DKG reductases, a series of reactions with constant saturation concentration of NADPH (200 μM) and varying concentrations of substrate from 0 to 30 mM were performed. The 2,5-DKG reductase A mutant F22Y shows a significantly and reproducibly increased activity in comparison with the wild-type 2,5-DKG reductase A ( 7 ). The activity of 2,5-DKG reductase B mutant Y23F is lower than that of wild-type 2,5-DKG reductase B (FIG. 7 ). The 2,5-DKG reductase A mutant F22Y could also show increased resistance to substrate inhibition as compared to the wild type 2,5 DKG reductase B enzyme.

BEISPIEL 9EXAMPLE 9

Konstruktion der I49N-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase A und der N50A-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase BConstruction of the I49N mutant the 2,5-DKG reductase A and the N50A mutant 2,5-DKG reductase B

Position 49 wurde für die Mutagenese ausgewählt, basierend auf der Nähe dieser Stelle zu der Substratbindungsstelle in dem Homologiemodell und einem vorhergesagten Hydrophobieunterschied jener Position in den 2,5-DKG-Reduktase-A- und -B-Enzymen: die 2,5-DKG-Reduktase A hat ein Isoleucin an der Position 49, wohingegen die 2,5-DKG-Reduktase B ein Asparagin an der Position 50 hat. Die Position 49 wird auf einer Schleife von Aminosäuren gefunden, die den Beta-Strang 2 und die Alpha-Helix 2 verbindet. Zwei Mutanten wurden konstruiert, um die Wirkung von Seitenkettenmutation an dieser Stelle zu untersuchen: I49N, die 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante, und die 2,5-DKG-Reduktase-B-Mutante N50A. Der Bau dieser Mutanten war wie folgt: die Oligonucleotidsequenzen waren wie folgt: A:I49N.m = 5'–Cposition 49 was for selected the mutagenesis, based on the proximity this location to the substrate binding site in the homology model and a predicted hydrophobicity difference of that position in the 2,5-DKG reductase A and B enzymes: the 2,5-DKG reductase A has isoleucine at position 49, whereas 2,5-DKG reductase B has asparagine at position 50. The position 49 will open a loop of amino acids found that joins the beta strand 2 and the alpha helix 2. Two mutants were constructed to reduce the effect of side chain mutation to investigate: I49N, the 2,5-DKG reductase A mutant, and the 2,5-DKG reductase B mutant N50A. The construction of these mutants was as follows: the oligonucleotide sequences were as follows: A: I49N.m = 5'-C

Figure 00290001
Figure 00290001

Die Schritte in dem Mutagenesereaktionen, die Isolierung und Charakterisierung der Mutanten waren im Wesentlichen dieselben, wie erläutert für die Konstruktion der F22Y-Mutante. Die resultierende I49N-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase A hat ein Asparagin an der Position 49 und die resultierende N50A-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase B hat ein Alanin an der Position 50.The Steps in the mutagenesis reactions, isolation and characterization the mutants were essentially the same as explained for construction the F22Y mutant. The resulting I49N mutant has 2,5-DKG reductase A. an asparagine at position 49 and the resulting N50A mutant 2,5-DKG reductase B has an alanine at position 50.

BEISPIEL 10EXAMPLE 10

Kinetische Charakterisierung der I49N-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase A und der N50A-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase BKinetic characterization the I49N mutant 2,5-DKG reductase A and the N50A mutant 2,5-DKG reductase B

Die kinetische Charakterisierung der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante I49N und der 2,5-DKG-Reduktase-B-Mutante N50A wurde im Wesentlichen auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass um die kinetischen Parameter für die NADPH-abhängige Reduktion von 2,5-DKG durch 2,5-DKG-Reduktasen zu bestimmen, eine Reihe an Reaktionen mit konstanter Sättigungskonzentration von NADPH (200 μM) und variierenden Substratkonzentrationen von 0 bis 30 mM durchgeführt wurden. Die 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante I49N produzierte keinerlei nachweisbare Spiegel rekombinanten Proteins in der Wirtszelle, möglicherweise wegen struktureller Instabilität. Die 2,5-DKG-Reduktase-B-Mutante N50A exprimierte normal. Kinetische Ergebnisse für die 2,5-DKG-Reduktase-B-Mutante N50A sind in 8 gezeigt. Die 2,5-DKG-Reduktase-B-Mutante N50A übte bis zu Substratkonzentrationen, die höher als 15 mM waren, keine Substrathemmung aus.The kinetic characterization of the 2,5-DKG reductase A mutant I49N and the 2,5-DKG reductase B mutant N50A was performed in substantially the same manner as in Example 5, except that To determine the kinetic parameters for the NADPH-dependent reduction of 2,5-DKG by 2,5-DKG reductases, a series of reactions with constant saturation concentration of NADPH (200 μM) and varying substrate concentrations from 0 to 30 mM were performed. The 2,5-DKG reductase A mutant I49N did not produce any detectable levels of recombinant protein in the host cell, possibly due to structural instability. The 2,5-DKG reductase B mutant N50A expressed normally. Kinetic results for the 2,5-DKG reductase B mutant N50A are in 8th shown. The 2,5-DKG reductase B mutant N50A exerted no substrate inhibition up to substrate concentrations higher than 15 mM.

Die Enzymaktivität der Wildtyp-2,5-DKG-Reduktase B schwächt nach der Zugabe von nur 5 mM 2,5-DKG ab (8).The enzyme activity of the wild-type 2,5-DKG reductase B weakens after the addition of only 5 mM 2,5-DKG ( 8th ).

BEISPIEL 11EXAMPLE 11

Konstruktion der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutanten D278A, V277A, E276A, D275A, P274A, H273A, A272G, S271A, V270A, R269A, S267A und D265A der 2,5-DKG-Reduktase AConstruction of 2,5-DKG reductase A mutants D278A, V277A, E276A, D275A, P274A, H273A, A272G, S271A, V270A, R269A, S267A and D265A of 2,5-DKG Reductase A

Die Technik des "ala-Scannings" wurde verwendet, um Reste im C-Terminus der 2,5-DKG-Reduktase A zu lokalisieren (Cunningham und Wells, Science, 204: 1081 (1989)), hierin eingeschlossen durch Bezugnahme. Insgesamt wurden 11 ala-Scan-Mutanten konstruiert: D278A, V277A, E276A, D275A, P274A, H273A, S271A, V270A, R269A, S267A und D265A, basierend auf der Vorhersage, dass der durch diese Mutanten abgedeckte Bereich Teil des aktiven Zentrums des Enzyms war. Zusätzlich wurde die folgende Nicht-ala-Scan-Mutante erzeugt: Die 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante A272G wurde erzeugt durch Ersetzen des Alanins an der Position 272 mit einem Gycin an jener Position. Die 2,5-DKG-Reduktase-Mutanten wurden unter Verwendung der folgenden Oligonucleotide konstruiert:The Technique of "ala-scanning" was used to localize residues in the C-terminus of 2,5-DKG reductase A (Cunningham and Wells, Science, 204: 1081 (1989)), incorporated herein by reference Reference. A total of 11 ala-scan mutants were constructed: D278A, V277A, E276A, D275A, P274A, H273A, S271A, V270A, R269A, S267A and D265A, based on the prediction that by these mutants covered area was part of the active site of the enzyme. In addition was the following non-ala-scan mutant generates: the 2,5-DKG reductase A mutant A272G was created by replacing the alanine at position 272 with a Gycin in that position. The 2,5-DKG reductase mutants were constructed using the following oligonucleotides:

Figure 00300001
Figure 00300001

Die Schritte in den Mutagenesereaktionen, die Isolierung und Charakterisierung der Mutanten waren im Wesentlichen dieselben, wie für die Konstruktion der Q192R-Mutante ausgeführt.The Steps in the mutagenesis reactions, isolation and characterization the mutants were essentially the same as for the construction the Q192R mutant.

BEISPIEL 12EXAMPLE 12

Kinetische Charakterisierung der 2,5-DKG-Reduktase-Mutanten D278A, V277A, E276A, D275A, P274A, H273A, A272G, S271A, V270A, R269A, S267A und D265A der 2,5-DKG-Reduktase AKinetic characterization the 2,5-DKG reductase mutants D278A, V277A, E276A, D275A, P274A, H273A, A272G, S271A, V270A, R269A, S267A and D265A of 2,5-DKG reductase A

Eine grobe kinetische Charakterisierung der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutanten D278A, V277A, E276A, D275A, P274A, H273A, A272G, S271A, V270A, R269A, S267A und D265A wurde durchgeführt. Eine dieser Mutanten, A272G, resultierte in einer erhöhten Aktivität. Die 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante A272G wurde im Wesentlichen auf dieselbe Art und Weise charakterisiert wie in Beispiel 5, mit der Ausnahme, dass, um kinetische Parameter für die NADPH-abhängige Reduktion von 2,5-DKG durch die 2,5-DKG-Reduktasen zu bestimmen, eine Reihe an Reaktionen durchgeführt wurden mit konstanten Sättigungskonzentrationen von NADPH (200 μM) und variierenden Konzentrationen an Substrat von 0 bis 30 mM. Die mutierte 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante A272G zeigte eine signifikante und reproduzierbare Aktivität gegenüber dem Wildtyp-A-Enzym bei sämtlichen Substratkonzentrationen, mit nur geringfügigen Anzeigen an Substrathemmung in dem untersuchten Bereich (siehe 9). Die Mutante übte eine offensichtliche Vmax von 21,44 +/– 4,10 Sek.–1 und einen offensichtlichen Km von 42,61 +/– 12,13 mM aus.A crude kinetic characterization of the 2,5-DKG reductase A mutants D278A, V277A, E276A, D275A, P274A, H273A, A272G, S271A, V270A, R269A, S267A and D265A was performed. One of these mutants, A272G, resulted in increased activity. The 2,5-DKG reductase A mutant A272G was characterized in substantially the same manner as in Example 5, except that to give kinetic parameters for the NADPH-dependent reduction of 2,5-DKG by the To determine 2,5-DKG reductases, a series of reactions were performed with constant saturation concentrations of NADPH (200 μM) and varying concentrations of substrate from 0 to 30 mM. The mutant 2,5-DKG reductase A mutant A272G showed significant and reproducible activity against the wild-type A enzyme at all substrate concentrations, with only minor evidence of substrate inhibition in the region examined (see 9 ). The mutant exerted an apparent Vmax of 21.44 +/- 4.10 sec -1 and an apparent Km of 42.61 +/- 12.13 mM.

BEISPIEL 13EXAMPLE 13

Konstruktion der 2,5-DKG-Reduktase-A-Doppelmutanten F22Y/Q192R, Q192R/A272G und F22Y/A272GConstruction of 2,5-DKG reductase A double mutants F22Y / Q192R, Q192R / A272G and F22Y / A272G

Drei 2,5-DKG-Reduktase-A-Doppelmutanten wurden konstruiert: F22Y/Q192R, Q192R/A272G und F22Y/A272G. Die Konstrukte waren wie folgt:Three 2.5 DKG reductase A double mutants were constructed: F22Y / Q192R, Q192R / A272G and F22Y / A272G. The constructs were as follows:

Für die Q192R/A272G-Doppelmutante wurde das Plasmid ptrpl-35.A:Q192R mit EcoRI und BamHI verdaut, um ein 787 by langes Fragment zu erzeugen, das die Q192R-Mutation enthält. Das Plasmid ptrpl-35.A:A272G wurde mit BamHI und ClaI verdaut, um ein 708 by langes Fragment zu erzeugen, das die A272G-Mutante enthält. Die beiden Mutanten wurden in einer Drei-Wege-Ligation mit dem EcoRI und ClaI verdauten Vektor ptrpl-35.A kombiniert, um die Doppelmutante ptrpl-35.A:Q192R/A272G zu erzeugen. Die Mutanten wurden durch Restriktionsverdauungen verifiziert, um sicherzustellen, dass beide erwarteten Fragmente an Ort und Stelle waren. Die resultierende Q192R/A272G-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase A hat ein Arginin an der Position 192 und ein Glycin an der Position 272.For the Q192R / A272G double mutant the plasmid ptrpl-35.A: Q192R was digested with EcoRI and BamHI, to generate a fragment of 787 bp long, the Q192R mutation contains. The plasmid ptrpl-35.A: A272G was digested with BamHI and ClaI to to generate a 708 bp long fragment containing the A272G mutant. The Both mutants were in a three-way ligation with the EcoRI and ClaI digested vector ptrpl-35.A combined to the double mutant ptrpl-35.A: Q192R / A272G to create. The mutants were verified by restriction digestions, to ensure that both expected fragments are in place were. The resulting Q192R / A272G mutant 2,5-DKG reductase A has an arginine at position 192 and a glycine at position 272nd

Für die 2,5-DKG-Reduktase-Doppelmutante F22Y/A272G wurde ein F22Y enthaltendes Fragment mit 600 Basenpaaren durch EcoRI- und Apal-Verdauung des Plasmids ptrpl-35.A:F22Y zubereitet. Ein Fragment 0300 bp), das die Mutation A272G trägt, wurde durch ApaI- und KpnI-Verdauungen des Plasmids prtpl-35.A:A272G zubereitet. Die Mutante wurde dann in einer Drei-Wege-Ligation mit EcoRI-KpnI-verdautem ptrpl-35.A kombiniert, um das Plasmid ptrpl-35.A:F22Y/A272G zu ergeben. Die resultierende F22Y/A272G-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase A hat ein Tyrosin an der Position 22 und ein Glycin an der Position 272.For the 2,5-DKG reductase double mutant F22Y / A272G became a F22Y-containing 600 base pair fragment by EcoRI and Apal digestion of plasmid ptrpl-35.A: F22Y. A fragment 0300 bp) carrying the mutation A272G was detected by ApaI and KpnI digestions of the plasmid prtpl-35.A: A272G prepared. The mutant was then in a three-way ligation with EcoRI-KpnI-digested ptrpl-35.A combined to give the plasmid ptrpl-35.A: F22Y / A272G result. The resulting F22Y / A272G mutant 2,5-DKG reductase A has a tyrosine at position 22 and a glycine at position 272nd

Die mutierte 2,5-DKG-Reduktase A F22Y/Q192R wurde durch eine ähnliche Strategie zubereitet, das Oligonucleotid, welches die Q192R-Mutation regierte, entfernte jedoch die ApaI-Stelle, so dass das Konstrukt durch die XhoI-Stelle des DKG-Reduktase-A-Gens gemacht wurde. Das Plasmid ptrpl-35.A:F22Y wurde mit EcoRI und XhoI verdaut, wodurch ein 435 by langes Fragment erhalten wurde, das die F22Y-Mutation enthält. In einer zweiten Verdauung wurde ptrpl-35.A:Q192R mit XhoI und KpnI verdaut, um ein 400 by langes Fragment zu ergeben, das die Q192R-Mutation enthält. Diese beiden Fragmente wurden in einer Drei-Wege-Ligation mit EcoRI- und KpnI-verdautem ptrpl-35.A kombiniert, um das Plasmid ptrpl-35.A:F22Y/Q192R zu ergeben. Die resultierende F22Y/Q192R-Mutante der 2,5-DKG-Reduktase A hat ein Tyrosin an der Position 22 und ein Arginin an der Position 192.The Mutant 2,5-DKG reductase A F22Y / Q192R was replaced by a similar one Strategy, the oligonucleotide containing the Q192R mutation ruled, but removed the ApaI site, allowing the construct to pass through the XhoI site of the DKG reductase A gene was made. The plasmid ptrpl-35.A: F22Y was digested with EcoRI and XhoI, yielding a 435-bp fragment which contains the F22Y mutation. In a second digestion ptrpl-35.A: Q192R was digested with XhoI and KpnI to give a 400 bp to give a long fragment containing the Q192R mutation. These Both fragments were in a three-way ligation with EcoRI and KpnI-digested ptrpl-35.A combined to form the plasmid ptrpl-35.A: F22Y / Q192R to surrender. The resulting F22Y / Q192R mutant has the 2,5-DKG reductase A. a tyrosine at position 22 and an arginine at position 192.

Alle drei Doppelmutanten wurden durch Restriktionskartierung und direktes Sequenzieren bestätigt, um sicherzustellen, dass die beiden richtigen Mutationen an Ort und Stelle waren.All three double mutants were identified by restriction mapping and direct Sequencing confirms to Make sure the two correct mutations are in place and Place were.

BEISPIEL 14EXAMPLE 14

Kinetische Charakterisierung der 2,5-DKG-Reduktase-A-Doppelmutanten F22Y/Q192R, Q192R/A272G und F22Y/A272GKinetic characterization the 2,5-DKG reductase A double mutant F22Y / Q192R, Q192R / A272G and F22Y / A272G

Die kinetische Charakterisierung der 2,5-DKG-Reduktase-A-Doppelmutanten F22Y/Q192R, Q192R/A272G und F22Y/A272G wurde im Wesentlichen auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass, um die kinetischen Parameter für die NADPH-abhängige Reduktion von 2,5-DKG durch 2,5-DKG-Reduktasen zu bestimmen, eine Reihe an Reaktionen mit konstanter Sättigungskonzentration von NADPH (200 μM) und mit variierenden Substratkonzentrationen von 0 bis 30 mM durchgeführt wurden. Die Substratkinetiken für die Doppelmutanten sind in 10 gezeigt. Doppelmutanten, die Q192R enthalten, führten nicht zu einer erhöhten Aktivität. Die katalytische Aktivität der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante F22Y/Q192R ist ähnlich zu jener der beiden Elternmutanten. Die katalytische Aktivität der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante Q192R/A272G ist niedriger als die der Wildtyp-DKG-Reduktase A. Die 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutante F22Y/A272G-Doppelmutante hat eine deutliche Additivität oder sogar Synergie gegenüber ihren beiden Elternenzymen und übertrifft die Aktivität der DKG-Reduktase B bei Substratkonzentrationen, die höher als 17,5 mM sind. Diese Doppelmutante zeigt auch einen Substratinhibitionseffekt.The kinetic characterization of the 2,5-DKG reductase A double mutants F22Y / Q192R, Q192R / A272G and F22Y / A272G were carried out in substantially the same manner as in Example 5, except that to assess the kinetic parameters for the NADPH-dependent reduction of 2,5-DKG by 2.5-DKG To determine reductases, a series of reactions with constant saturation concentration of NADPH (200 uM) and varying substrate concentrations from 0 to 30 mM were performed. The substrate kinetics for the double mutants are in 10 shown. Double mutants containing Q192R did not result in increased activity. The catalytic activity of the 2,5-DKG reductase A mutant F22Y / Q192R is similar to that of the two parent mutants. The catalytic activity of the 2,5-DKG reductase A mutant Q192R / A272G is lower than that of the wild-type DKG reductase A. The 2,5-DKG reductase A mutant F22Y / A272G double mutant has a clear Additivity or even synergy with their two parent enzymes and exceeds the activity of DKG reductase B at substrate concentrations higher than 17.5 mM. This double mutant also shows a substrate inhibition effect.

BEISPIEL 15EXAMPLE 15

Cofaktor-Kinetik-Charakterisierung der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutanten F22Y, Q192R, A272G und F22Y/A272GCofactor Kinetic Characterization the 2,5-DKG reductase A mutants F22Y, Q192R, A272G and F22Y / A272G

Die Cofaktor-Affinität der 2,5-DKG-Reduktase A F22Y, Q192R, A272G und F22Y/A272G wurde bestimmt durch Analyse einer Reihe an Reaktionen mit konstanter Substratkonzentration und variierenden Konzentrationen an NADPH. Jede Reaktionsreihe bestand aus 50 mM bis-Tris, pH 6,8, 10 mM 2,5-DKG, von 2,5 bis 200 μM NADPH und Enzym in einem Gesamtvolumen von 1,0 mM. Anfängliche Geschwindigkeitsdaten für die Reaktionen wurden an die Michaelis-Menten-Gleichung durch nicht-lineare Regressionsanalyse angeglichen, wie kürzlich beschrieben, um KM,NADPH zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in 11 gezeigt. Abweichungen zu der Michaelis-Konstante für NADPH zwischen den Mutanten sind nicht signifikant; die Werte liegen alle innerhalb von +/– 30 des KM,NADPH des Wildtypenzyms und erstrecken sich zwischen einem hohen Wert von 8,19 μM für die 2,5-DKG-Reduktase A F22Y/A272G und einem niedrigen Wert von 4,92 μM für die 2,5-DKG-Reduktase A A272G.The cofactor affinity of 2,5-DKG reductase A F22Y, Q192R, A272G and F22Y / A272G was determined by analysis of a series of reactions with constant substrate concentration and varying concentrations of NADPH. Each series of reactions consisted of 50 mM bis-Tris, pH 6.8, 10 mM 2,5-DKG, from 2.5 to 200 μM NADPH and enzyme in a total volume of 1.0 mM. Initial rate data for the reactions were fitted to the Michaelis-Menten equation by non-linear regression analysis as previously described to determine KM, NADPH. The results are in 11 shown. Deviations from the Michaelis constant for NADPH between the mutants are not significant; values are all within +/- 30 of the KM, NADPH of the wild-type enzyme, ranging between a high level of 8.19 μM for 2,5-DKG reductase A F22Y / A272G and a low level of 4.92 μM for 2,5-DKG reductase A A272G.

BEISPIEL 16EXAMPLE 16

Mutierte thermische Stabilität der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutanten F22Y, Q192R, A272G und F22Y/A272GMutated thermal stability of 2,5-DKG reductase A mutants F22Y, Q192R, A272G and F22Y / A272G

Thermische Instabilität kann eine kritische Eigenschaft eines Enzyms sein, das seine Nützlichkeit in einem industriellen Prozess begrenzen kann. Die 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutanten F22Y, Q192R, A272G und F22Y/A272G mit gesteigerter katalytischer Aktivität wurden der Zirkulardichroismus-Analyse ausgesetzt, um zu bestimmen, welche Auswirkungen die Mutationen haben könnten auf die thermische Stabilität. Proteinproben der 2,5-DKG-Reduktase A und B und der 2,5-DKG-Reduktase-A-Mutanten F22Y, Q192R, A272G und F22Y/A272G wurden über Amicon-YM-10-Membranen aufkonzentriert, entsalzt in 10 mM Phosphatpuffer, pH 7,0, unter Verwendung einer vorgepackten G25-Säule (PD-10 von Pharmacia) und auf eine Endkonzentration von 200 μg/ml für die Zirkulardichroismus-Analyse angeglichen. Proben wurden in einem Aviv Model 60DS Zirkulardichroismus-Spektrophotometer in einer 1,0mm-Küvette gemessen. Die Messungen wurden gegen den Pufferhintergrund korrigiert. Rohe Elliptizitätsdaten (Grad) wurden in molare Elliptizitätswerte (Grad M–1 cm–1) umgewandelt durch die Beziehung: molare Elliptizität = (100)(Elliptizität)/C)(1), wo C die molare Konzentration der Probe und 1 die Weglänge in Zentimetern ist. Die Proteine zeigten Minima bei ⁓220 nm, was kennzeichnend ist für einen Alpha-Helixgehalt. Thermische Denaturierung wurde bestimmt durch Überwachung des Verlusts an Elliptizität bei 220 nm als eine Funktion der Temperatur. Tm-Werte vom Mittelpunkt der thermischen Denaturierungskurven sind in 12 gezeigt.Thermal instability can be a critical property of an enzyme that can limit its usefulness in an industrial process. The 2,5-DKG reductase A mutants F22Y, Q192R, A272G and F22Y / A272G with enhanced catalytic activity were subjected to circular dichroism analysis to determine what effect the mutations might have on thermal stability. Protein samples of 2,5-DKG reductase A and B and 2,5-DKG reductase A mutants F22Y, Q192R, A272G and F22Y / A272G were concentrated over Amicon YM-10 membranes desalted in 10 mM phosphate buffer , pH 7.0, using a pre-packed G25 column (Pharmacia PD-10) and adjusted to a final concentration of 200 μg / ml for circular dichroism analysis. Samples were measured in an Aviv Model 60DS circular dichroism spectrophotometer in a 1.0mm cuvette. The measurements were corrected against the buffer background. Raw ellipticity data (degrees) were converted to molar ellipticity values (degrees M -1 cm -1 ) by the relationship: molar ellipticity = (100) (ellipticity) / C) (1), where C is the molar concentration of the sample and 1 is the path length in centimeters. The proteins showed minima at ⁓220 nm, which is indicative of alpha-helix content. Thermal denaturation was determined by monitoring the loss of ellipticity at 220 nm as a function of temperature. Tm values from the midpoint of the thermal denaturation curves are in 12 shown.

SEQUENZPROTOKOLLSEQUENCE LISTING

(1) ALLGEMEINE INFORMATION(1) GENERAL INFORMATION

  • (i) ANMELDER: POWERS, DAVID B. ANDERSON, STEPHEN(i) REGISTERS: POWERS, DAVID B. ANDERSON, STEPHEN
  • (ii) BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG: VERBESSERTE VERFAHREN FÜR DIE HERSTELLUNG VON VITAMIN C(ii) TITLE OF THE INVENTION: IMPROVED METHOD OF MANUFACTURING OF VITAMIN C
  • (iii) ANZAHL DER SEQUENZEN: 35(iii) NUMBER OF SEQUENCES: 35
  • (iv) KORRESPONDENZADRESSE: (A) ADRESSAT: HOWREY & SIMON (B) STRASSE: 1299 PENNSYLVANIA AVENUE, N.W. (C) STADT: WASHINGTON (D) STAAT: DC (E) LAND: US (F) PLZ:20004(iv) CORRESPONDENZADDRESS: (A) ADDRESS: HOWREY & SIMON (B) ROAD: 1299 PENNSYLVANIA AVENUE, N.W. (C) CITY: WASHINGTON (D) STATE: DC (E) COUNTRY: US (F) Post code: 20004
  • (v) MASCHINENLESBARE FORM (A) DATENTRÄGER: DIKSETTE (B) COMPUTER: IBM-PC kompatibel (C) BETRIEBSSYSTEM: PC-DOS/MS-DOS (D) SOFTWARE: PatentIn Ausgabe #1.0, Version #1.25(v) MACHINE READABLE FORM (A) DATA CARRIER: DIKSETTE (B) COMPUTER: IBM PC compatible (C) OPERATING SYSTEM: PC-DOS / MS-DOS (D) SOFTWARE: PatentIn Issue # 1.0, Version # 1.25
  • (vi) DATEN DER VORLIEGENDEN PATENTANMELDUNG: (A) ANMELDENUMMER: US 08/585,595 (B) ANMELDETAG: 16. Januar 1996 (C) KLASSIFIKATION:(vi) DATA OF THE PRESENT PATENT APPLICATION: (A) REGISTRATION NUMBER: US 08 / 585,595 (B) REGISTRATION DATE: 16 January 1996 (C) CLASSIFICATION:
  • (vii) DATEN DER FRÜHEREN PATENTANMELDUNG: (A) ANMELDENUMMER: US 08/584,019 (B) ANMELDEDATUM: 11. Januar 1996(vii) PREVIOUS DATA PATENTS: (A) REGISTRATION NUMBER: US 08 / 584,019 (B) REGISTRATION DATE: January 11, 1996
  • (viii) ANWALT-/VERTRETERINFORMATION: (A) NAME: AUERBACH, JEFFREY L (B) REGISTRIERUNGSNUMMER: 32680 (C) REFERENZ-/AKTENNUMMER: 6137-0014 CIP(viii) APPLICANT / REPRESENTATIVE INFORMATION: (A) NAME: AUERBACH, JEFFREY L (B) REGISTRATION NUMBER: 32680 (C) REFERENCE / FILE NUMBER: 6137-0014 CIP
  • (ix) TELEKOMMUNIKATIONSINFORMATION: (A) TELEFON: (202) 383-7451 (B) TELEFAX: (202) 383-6610(ix) TELECOMMUNICATIONS INFORMATION: (A) TELEPHONE: (202) 383-7451 (B) TELEFAX: (202) 383-6610

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 1:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 1:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 278 Aminosäuren (B) ART: Aminosäure (D) TOPOLOGIE: linear (i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 278 amino acids (B) TYPE: amino acid (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: Protein(ii) MOLECULE TYPE: protein
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: 2,5-DKG-REDUKTASE A (C) EINZELNES ISOLAT: CORYNEBACTERIUM SP.(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: 2.5 DKG REDUCTASE A (C) SINGLE ISOLAT: CORYNEBACTERIUM SP.

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 1:

Figure 00360001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 1:
Figure 00360001

Figure 00370001
Figure 00370001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 2:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 2:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 277 Aminosäuren (B) ART: Aminosäure (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 277 amino acids (B) TYPE: amino acid (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: Protein(ii) MOLECULE TYPE: protein
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: DKGR B (C) STAMM: CORYNEBACTERIUM SP.(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: DKGR B (C) TRIBAL: CORYNEBACTERIUM SP.

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 2:

Figure 00370002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 2:
Figure 00370002

Figure 00380001
Figure 00380001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 3:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 3:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 316 Aminosäuren (B) ART: Aminosäure (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 316 amino acids (B) TYPE: amino acid (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: Protein(ii) MOLECULE TYPE: protein
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: ALDOSEREDUKTASE (C) STAMM: HOMO SAPIENS(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: ALDOSEREDUCTASE (C) TRIBE: HOMO SAPIENS

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 3:

Figure 00380002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 3:
Figure 00380002

Figure 00390001
Figure 00390001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 4:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 4:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 28 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 28 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 4:

Figure 00400001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 4:
Figure 00400001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 5:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 5:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 25 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 25 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 5:

Figure 00400002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 5:
Figure 00400002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 6:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 6:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 28 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 28 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN (iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 6:

Figure 00410001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 6:
Figure 00410001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 7:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 7:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 24 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 24 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 7:

Figure 00410002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 7:
Figure 00410002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 8:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 8th:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 28 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 28 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 8:

Figure 00410003
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 8:
Figure 00410003

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 9:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 9:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 30 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 30 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 9:

Figure 00420001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 9:
Figure 00420001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 10:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 10:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 30 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 30 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 10:

Figure 00420002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 10:
Figure 00420002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 11:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 11:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 18 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 18 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch) (ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 11:

Figure 00430001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 11:
Figure 00430001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 12:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 12:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 28 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 28 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 12:

Figure 00430002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 12:
Figure 00430002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 13:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 13:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 25 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 25 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 13:

Figure 00430003
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 13:
Figure 00430003

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 14:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 14:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 28 Basenpaare (B) ART-: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 28 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 14:

Figure 00440001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 14:
Figure 00440001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 15:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 15:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 23 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 23 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 15:

Figure 00440002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 15:
Figure 00440002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 16:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 16:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 29 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 29 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch) (ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 16:

Figure 00450001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 16:
Figure 00450001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 17:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 17:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 29 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 29 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 17:

Figure 00450002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 17:
Figure 00450002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 18:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 18:

(i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN:
(A) LÄNGE: 29 Basenpaare
(B) ART: Nukleinsäure
(C) STRÄNGIGKEIT: einzeln
(D) TOPOLOGIE: linear
(i) SEQUENCE PROPERTIES:
(A) LENGTH: 29 base pairs
(B) ART: nucleic acid
(C) STRENGTH: individually
(D) TOPOLOGY: linear

(ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(Ii) MOLECULE: DNA (genomic)

(iii) HYPOTHETISCH: NEIN(Iii) HYPOTHETIC: NO

(iv) GEGENSINN: NEIN(Iv) INITIAL: NO

(vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE:
(A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP
(vi) ORIGINAL SOURCE:
(A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 18:

Figure 00460001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 18:
Figure 00460001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 19:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 19:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 17 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 17 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 19:

Figure 00460002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 19:
Figure 00460002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 20:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 20:

(i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN:
(A) LÄNGE: 29 Basenpaare
(B) ART: Nukleinsäure
(C) STRÄNGIGKEIT: einzeln
(D) TOPOLOGIE: linear
(i) SEQUENCE PROPERTIES:
(A) LENGTH: 29 base pairs
(B) ART: nucleic acid
(C) STRENGTH: individually
(D) TOPOLOGY: linear

(ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(Ii) MOLECULE: DNA (genomic)

(iii) HYPOTHETISCH: NEIN(Iii) HYPOTHETIC: NO

(iv) GEGENSINN: NEIN(Iv) INITIAL: NO

(vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE:
(A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP
(vi) ORIGINAL SOURCE:
(A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 20:

Figure 00460003
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 20:
Figure 00460003

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 21:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 21:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 17 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear (i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 17 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 21:

Figure 00470001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 21:
Figure 00470001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 22:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 22:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 31 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 31 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 22:

Figure 00470002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 22:
Figure 00470002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 23:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 23:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 17 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 17 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 23:

Figure 00480001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 23:
Figure 00480001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 24:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 24:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 22 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 22 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 24:

Figure 00480002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 24:
Figure 00480002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 25:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 25:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 22 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 22 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 25:

Figure 00480003
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 25:
Figure 00480003

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 26:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 26:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 22 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 22 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually  (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 26:

Figure 00490001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 26:
Figure 00490001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 27:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 27:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 22 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 22 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 27:

Figure 00490002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 27:
Figure 00490002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 28:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 28:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 23 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 23 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 28:

Figure 00500001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 28:
Figure 00500001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 29:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 29:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 23 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 23 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 29:

Figure 00500002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 29:
Figure 00500002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 30:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 30:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 22. Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 22. base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 30:

Figure 00500003
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 30:
Figure 00500003

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 31:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 31:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 23 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 23 base pairs  (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 31:

Figure 00510001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 31:
Figure 00510001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 32:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 32:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 22 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 22 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 32:

Figure 00510002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 32:
Figure 00510002

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 33:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 33:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 23 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 23 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 33:

Figure 00520001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 33:
Figure 00520001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 34:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 34:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 23 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 23 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO
  • (iv) GEGENSINN: NEIN(iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 34:

Figure 00530001
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 34:
Figure 00530001

(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 35:(2) PARTICULARS TO SEQ ID NO: 35:

  • (i) SEQUENZEIGENSCHAFTEN: (A) LÄNGE: 22 Basenpaare (B) ART: Nukleinsäure (C) STRÄNGIGKEIT: einzeln (D) TOPOLOGIE: linear(i) SEQUENCE PROPERTIES: (A) LENGTH: 22 base pairs (B) ART: nucleic acid (C) STRENGTH: individually (D) TOPOLOGY: linear
  • (ii) MOLEKÜLART: DNS (genomisch)(ii) MOLECULE TYPE: DNA (genomic)
  • (iii) HYPOTHETISCH: NEIN (iv) GEGENSINN: NEIN(iii) HYPOTHETIC: NO (iv) INITIAL: NO
  • (vi) URSPRÜNGLICHE QUELLE: (A) ORGANISMUS: CORYNEBACTERIUM SP(vi) ORIGINAL SOURCE: (A) ORGANISM: CORYNEBACTERIUM SP

(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 35:

Figure 00530002
(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 35:
Figure 00530002

Claims (15)

Mutante Form einer 2,5-DKG-Reduktase A (2,5-Diketogluconsäure-Reduktase A) mit verbesserter Fähigkeit, 2,5-DKG zu 2-KLG (2-Keto-L-gluconsäure) zu überführen und mit einer Aminosäuresubstitution in Position 22, wie in SEQ ID Nr. 1 definiert.Mutant form of 2,5-DKG reductase A (2,5-diketogluconic acid reductase A) with improved ability 2,5-DKG to 2-KLG (2-keto-L-gluconic acid) and with an amino acid substitution in position 22 as defined in SEQ ID NO: 1. Mutante gemäß Anspruch 1 mit einem Tyrosin in Position 22.Mutant according to claim 1 with a tyrosine in position 22. Mutante gemäß Anspruch 1 mit einem Serin, Threonin, Histidin, Glutamin, Asparagin oder Tryptophan in dieser Position 22.Mutant according to claim 1 with a serine, threonine, histidine, glutamine, asparagine or Tryptophan in this position 22. Mutante gemäß Anspruch 1 oder 2 mit einer Aminosäuresubstitution in Position 272, wie in SEQ ID Nr. 1 definiert.Mutant according to claim 1 or 2 with an amino acid substitution at position 272 as defined in SEQ ID NO: 1. Mutante gemäß Anspruch 4 mit einem Glycin in der Position 272.Mutant according to claim 4 with a glycine in position 272. Mutante Form der 2,5-DKG-Reduktase A nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5 mit verminderter Substratinhibition.Mutant form of 2,5-DKG reductase A after one of claims 1, 2, 4 and 5 with reduced substrate inhibition. Mutante Form der 2,5-DKG-Reduktase A gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5 mit verbesserter Temperaturstabilität.Mutant form of 2,5-DKG reductase A according to one the claims 1, 2, 4 and 5 with improved temperature stability. Mutante Form der 2,5-DKG-Reduktase A nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5 mit erhöhter Wechselzahl des Substrats durch das Enzym oder einer gesteigerten Affinität für das Substrat.Mutant form of 2,5-DKG reductase A after one of claims 1, 2, 4 and 5 with increased Change number of the substrate by the enzyme or an increased affinity for the Substrate. DNS-Konstrukt, umfassend ein Strukturgen, enthaltend mindestens ein mutiertes Codon, wobei das Gen eine Mutante nach einem der vorstehenden Ansprüche kodiert.A DNA construct comprising a structural gene containing at least one mutated codon, said gene being a mutant one of the preceding claims coded. Wirtszelle, transformiert mit einem Expressionsvektor, der ein DNS-Konstrukt gemäß Anspruch 9 enthält.Host cell transformed with an expression vector, the one DNA construct according to the claim 9 contains. Wirtszelle gemäß Anspruch 10, bei der es sich um ein Bakterium handelt.Host cell according to claim 10, which is a bacterium. Wirtszelle nach Anspruch 11, worin das Bakterium aus der Gattung Erwinia, Gluconobacter oder Acetobacter ist.The host cell of claim 11, wherein the bacterium from the genus Erwinia, Gluconobacter or Acetobacter. Wirtszelle nach Anspruch 12, worin das Bakterium Acetobater cerinus (IFO 3263) ist.The host cell of claim 12, wherein the bacterium Acetobater cerinus (IFO 3263) is. Wirtszelle nach Anspruch 10, worin der Expressionsvektor ein Plasmid ist.The host cell of claim 10, wherein the expression vector is a plasmid. Wirtszelle nach Anspruch 10, worin der Expressionsvektor ptrpl-35.A wie in 3 mit den Mutationen F22Y/A272G oder F22Y/Q192R ist.The host cell of claim 10, wherein the expression vector ptrpl-35.A is as in 3 with the mutations F22Y / A272G or F22Y / Q192R.
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